FM-ATV-Empfänger

-Heutzutage ist der Amateurfernsehbetrieb wegen der benötigten großen Bandbreite (~18 MHz) nur auf den höheren Bändern erlaubt. In der analogen Version wird FM-Modulation angewendet. Wie im einstigen analogen Sat-TV wird der Träger mit dem Videosignal und einem Tonsubträger im Bereich von 5..7 MHz frequenzmoduliert. Der Subträger ist wiederum mit dem Audiosignal frequenzmoduliert.
Für den Empfang von ATV-Signalen kann deshalb ein analoger Sat-Empfänger mit passendem LNC verwendet werden.

FM-ATV wird üblicherweise auf den folgenden Frequenzen betrieben.
23 cm Band	1272..1291 MHz	direkter Bereich des Tuners ( 950..2050 MHz) mit LNA
13 cm Band	2352..2355 MHz Rx, 2424..2447 MHz Tx	Sat-TV S-Band Konverter
3 cm Band	10150..10250 MHz Tx, 10,370..10450 MHz Rx	modifizierter Sat-TV KU-Band Konverter
1,2 cm Band	24090..24130 MHz, 24210..24500 MHz	>Eigenbau <
Am einfachsten erscheint das Arbeiten im 23cm Band da dieses schon in den Empfangsbereich des Tuners fällt. Allerdings genügt die Empfindlichkeit eines Tuners nicht den Ansprüchen. Ein üblicher Tuner benötigt ca. -60 dBm Eingangssignal für ein brauchbares Bild. Deshalb wird in fast allen Fällen ein rauscharmer Vorverstärker mit ca. 40..50 dB Verstärkung benötigt. Wirklich einfach ist aber das 13 cm Band da es käufliche LNCs für diesen Bereich, sogenannte Arabsat-Konverter gibt. Der Frequenzbereich geht zwar von 2,5 bis 2,7 GHz aber auch 100 MHz tiefer ist die Empfindlichkeit noch hoch genug. Für das 3cm Band können modifizierte LNCs für das KU-Band verwendet werden. Deren ursprünglicher Bereich geht normalerweise von 10.7 .. 11,7 GHz aber durch ändern der LO-Frequenz kann die Empfangsfrequenz tiefer gelegt werden. Keine kommerziellen Massenprodukte gibt's für das 1,2cm Band, da käufliche LNCs für das KA-Band nur bis 22 GHz reichen. Da ist Selbstbau angesagt oder man verwendet Produkte die speziell für den Amateurfunk angeboten werden.

In welchen Bändern man aktiv werden kann hängt davon ab welche ATV-OMs in der Nähe tätig sind b.z.w. welche Relais erreichbar sind. Am Standort des Verfassers im Süden von München kämen 3 Relais in Betracht.

1. DB0OAL	Relais auf dem Tegelberg bei Füssen, sendet im 23cm Band auf 1280 MHz
2. OE7XZR3	das österreichische Relais auf der Zugspitze das auf 2408 MHz sendet
2. DB0QI	Münchner ATV Relais, Standort in Vierkirchen nördlich von Dachau, Sendefrequenz 10240 MHz
4. DB0TVM	das Relais auf dem Olympiaturm das im 1,2cm Band aktiv ist und auf 24120 MHz sendet.

Für das folgende Projekt wurde ein Tuner des Herstellers Sharp aus einen alten Sat-Receiver verwendet. Im Gegensatz zu neueren Modellen hat der Tuner keine eingebaute PLL für den LO sondern dessen Frequenz ist nur mit einer externen Gleichspannung einstellbar. Dafür gibt es einen Ausgang der, die über einen Prescaler geteilte, LO-Frequenz ausgibt. So ist es ziemlich einfach mit einem geeigneten Baustein eine externe PLL aufzubauen. Zusätzlich kann auch über ein Potentiometer die Empfangsfrequenz für Abstimmzwecke leicht und schnell verändert werden.
Das Basisbandsignal des Tuners wird verstärkt und über eine Demphasis-Stufe ausgegeben. Am Verstärkerbaustein kann das Signal invertiert werden,. Je nach dem ob die LO-Frequenz des Konverters über oder unter der Empfangsfrequenz liegt muß das Videosignal in invertiert werden oder nicht. Zur Anzeige des empfangenen Bildes wird ein externer LCD-Monitor verwendet. Daraus entsteht eine Schwierigkeit. Ohne Videosignal ist der Monitor nicht aktiv, das heißt wenn man nur Rauschen oder ein sehr schwaches Signal empfängt bleibt das Bild schwarz, b.z.w blau. Ein Umstand der das Abstimmen auf den Sender sehr erschwert. Deshalb kann dem Videosignal ein Zeilensynchronpuls zugefügt werden um das Display zu aktivieren und auch schwache Signale im Rauschen zu erkennen. Hat man dann auf ein ATV-Signal abgestimmt wird dieser Impuls wieder abgeschaltet.

Als Besonderheit ist vor dem Tunereingang , das heißt zwischen Tuner und LNC ein HF-Gleichrichter in der Art eines Satfinders eingebaut. So können Empfindlichkeits- und Rauschmessungen der LNCs und LNAs vorgenommen werden. Das Signal diese Gleichrichters wie auch das AGC-Signal des Tuners werden mit einem 16-Bit ADC vom Typ ADS1115 gemessen.
Die Steuerung des Empfängers, der PLL und alle anderen digitalen Aufgaben übernimmt ein Arduino Nano.
Für die Versorgung wird eine Gleichspannung von 12V benötigt. Alle internen Spannungen werden davon abgeleitet, z.B. wird die hohe erforderliche Abstimmspannung von 27 V durch einen DC/DC Wandler erzeugt. Die 12V Betriebsspannung erlaubt den einfachen Portable Betrieb mit Akkus.

>>Schaltplan im PDF-Format<<

Ein Foto des teilweise aufgebauten Empfängers. Der noch freie Platz auf der Platine wird für den noch zu bauenden Tonteil benötigt.

Betrieb:
	Der Empfänger wurde erst mit einem Messender (HP83752B) getestet der mit einem Testbild moduliert wurde. Die Frequenz für das L,S und X Band konnte die Frequenz direkt eingestellt werden. Für das K-Band wurde ein passiver Verdoppler (zwei antiparallel geschaltete Dioden am Ausgang des Messenders) verwendet. Der Tuner erwies sich empfindlicher als erwartet. Für das L-Band ohne LNA wurde eine Eingangsleistung von -75dBm ermittelt werden. Zudem müssen noch ca. 5 dB für das verbindende RG58U Kabel eingerechnet werden. Für die höheren Bänder standen keine passenden Abschwächer zur Verfügung um die Empfindlichkeit zu messen.

Leider konnte keine der vier oben erwähnten ATV-Relais am Standort des Verfassers empfangen werden. Da aber der Empfänger mobil betrieben werden kann spricht nichts dagegen andere Standorte aufzusuchen. Als erster Test wurde DB0QI angefahren und die Antenne in einigen Hundert Metern Entfernung an einem passendem Platz aufgebaut. Trotz einiger Widrigkeiten (auf unerklärliche Weise wurde vergessen einen Adapter von BNC auf F-Stecker mit zu nehmen, Abhilfe mit Schere und Klebeband aus dem Verbandskasten im Auto) gelang der Empfang sofort, Sicher kein Reichweitenrekord aber zumindest konnte gezeigt werden dass der Empfänger in der gewünschten Weise arbeitet.

Von Hohenfurch, in der Nähe von Schongau aus konnte OE7XZR einwandfrei empfangen werden. Die Entfernung zur Zugspitze beträgt ca. 50 km. Als Antenne wurde eine 20 Element Yagi verwendet. Im Stadtgebiet von München ist der Empfang leider nicht möglich, da die Sendeantenne vom sogenannten "Münchner Haus" abgeschattet wird.
Das Relais DB0TVM auf dem Olympiaturm wurde leider vor ein paar Wochen mangels Betrieb abgeschaltet, schade um eine der wenigen Möglichkeiten im Münchner Raum im 24 GHz Band aktiv zu werden.
Auch das Relais DB0OAL arbeitet leider nicht mehr. Es wurde durch einen Sturm zerstört und konnte noch nicht wieder hergestellt werden.
Insgesamt hat man den Eindruck dass FM-ATV eine aussterbende Betriebsart ist. Viele aktive OMs haben sich der digitalen Fernsehübertragung zugewandt die große Vorteile wie z.B. kleinere Bandbreite aufweist. Allerdings ist die sehr komplexe Technik nur wenigen Spezialisten zugänglich, sodass sich für die Meisten der Selbstbau auf das Zusammenschalten fertiger Industriemodule beschränken wird.