FM

Frequenzmodulation — die bevorzugte Sprechfunkbetriebsart oberhalb 50 MHz: schmalbandig, störfest und das Rückgrat des Schweizer Relaisnetzes.

Auf Frequenzen über 50 MHz wird im Amateurfunkdienst für Sprechfunkverbindungen hauptsächlich (aber nicht ausschliesslich) die Frequenzmodulation (FM) verwendet. Insbesondere in der Nahbereichskommunikation und über Relais ist FM die bevorzugte Sendeart. Im Amateurfunk wird FM in der Modulationsart F3E betrieben — Telefonie mit einkanaligem Analogsignal auf einem frequenzmodulierten Träger.

Grundlagen

Bei der Frequenzmodulation wird die Frequenz eines konstanten Trägers durch die Amplitude des Basisbandsignals (z.B. Sprache) verkleinert oder vergrössert. Das FM-Signal schwankt also mit seiner Frequenz um die Trägerfrequenz. Die maximale Abweichung heisst Frequenzhub oder kurz Hub — sie wird durch die Beschaltung des Modulators festgelegt. Den Quotienten aus Frequenzhub und maximaler Basisbandfrequenz nennt man Modulationsindex.

Aus dem analogen UKW-Rundfunk ist FM jedem bekannt — dort wird mit einem Frequenzhub von 75 kHz und Audiosignalen bis 15 kHz Bandbreite gearbeitet, um eine gute Audioqualität zu liefern. Der Modulationsindex liegt dann bei fünf, die Bandbreite eines Mono-Signals bei rund 180 kHz. Mit Stereo und RDS-Datensignalen weitet sich die Bandbreite typischer UKW-Rundfunksender auf etwa 400 kHz.

Das wäre für den Amateurfunk viel zu breit: das gesamte 2-m-Band ist nur 2 MHz breit (144–146 MHz) — bei 400 kHz Bandbreite hätten dort nur fünf nicht-überlappende Kanäle Platz. Der Amateurfunk verwendet daher ausschliesslich Schmalband-FM: für reine Sprache reicht ein Mono-Signal mit max. 3 kHz Audiofrequenz; der typische Hub beträgt 3–5 kHz, der Modulationsindex etwa 1 bis 1,7. Damit haben Amateur-FM-Signale eine Bandbreite von 12–16 kHz, was ein Kanalraster von 12,5 bis 25 kHz erlaubt.

Hinweise zur Betriebstechnik

Beim Aufbau des FM-Modulators wird die maximal zu erwartende Amplitude des Basisbandsignals berücksichtigt und der Hub entsprechend abgeglichen. Gelangt ein zu lautes Basisbandsignal an den Modulator, führt das unweigerlich zu einem grösseren Hub als vorgesehen — das FM-Signal belegt mehr Bandbreite und stört Nachbarkanäle. Dieser Effekt tritt schon ein, wenn jemand zu laut ins Mikrofon spricht oder ein neues Mikrofon einen höheren Audio-Pegel liefert als das alte.

Für den sauberen Relaisbetrieb gilt deshalb: Funkgerät und Mikrofon sollen aufeinander und auf die eigene Sprechlautstärke abgestimmt sein. Stark unterschiedlicher Hub verschiedener Stationen führt sonst zu schwankenden NF-Lautstärken über das Relais — und mit sinkendem Hub nimmt die Verständlichkeit ab. Kurz: Bitte nicht zu laut schreien — aber auch kein Grund zu flüstern.

Rufton und CTCSS

Viele FM-Relais in West- und Mitteleuropa werden mit einem 1750-Hz-Rufton geöffnet — die seit Jahrzehnten übliche Technik. Alle gängigen kommerziellen Funkgeräte für den europäischen Markt verfügen über einen 1750-Hz-Tongenerator; bei Selbstbaugeräten ist er problemlos in der Mikrofonleitung nachzurüsten.

Relais in anderen Teilen der Welt — insbesondere Nordamerika — werden hingegen mit CTCSS-Subaudiotönen geöffnet. Dabei sendet das Funkgerät einen tiefen, unterhalb des hörbaren Frequenzbereichs liegenden Ton mit. Es existieren 50 verschiedene Frequenzen zwischen 67,0 und 254,1 Hz, davon sind 39 nach TIA/EIA-603-D normiert. Erkennt das Relais einen CTCSS-Ton mit der korrekten Frequenz, schaltet es den Sender zu. Auch in der Schweiz ist CTCSS auf vielen Relais zusätzlich oder alternativ aktiv — die genaue Einstellung steht jeweils in der Relaisliste der USKA.

Moderne Funkgeräte unterstützen Subaudiotöne von Haus aus. Für ältere oder selbstgebaute Geräte lässt sich CTCSS nachrüsten — etwas aufwändiger als ein 1750-Hz-Tongenerator, aber machbar.

FM und Notfunk

Trotz fortschreitender Digitalisierung ist FM eine seit Jahrzehnten fest etablierte Sendeart im Amateurfunkdienst. Nahezu jeder Funkamateur verfügt über mindestens ein FM-Sprechfunkgerät für 2 m und/oder 70 cm. Für lokalen Notfunk ist FM daher die Sendeart der Wahl: einfach, robust, weit verbreitet und unmittelbar einsetzbar. Viele Schweizer FM-Relais sind mit einer unterbrechungsfreien Stromversorgung ausgerüstet, sodass sie auch bei Stromausfällen über mehrere Stunden in Betrieb bleiben — siehe auch unsere Seite zu EmComm (Notfunk).