Kurz vor Weihnachten habe ich mir nun einen neuen Amateurfunktransceiver für UKW/VHF/UHF gekauft, einen ICOM IC-9700. Drei Monate später, zu meinem Geburtstag, habe ich mir dann das Kurzwellen-Pendent, den ICOM IC-7300 gegönnt. Beide Transceiver sind im Aufbau und der Bedienung sehr ähnlich und sie haben dieselben Abmessungen. Wie fast alle aktuellen Amateurfunkgeräte setzen beide Transceiver vollständig (mit kleinen Einschränkungen des IC-9700 im 23cm-Band) auf digitale Signalverarbeitung, das sogenannte Software Defined Radio (SDR). Das bedeutet, daß das Empfangssignal so früh wie möglich digitalisiert wird und die gesamte weitere Signalverarbeitung, also Filterung und Demodulation, in Software erfolgt. Das gleiche gilt für das Sendesignal. Das zu übertragende Nutzsignal (z.B. das Audiosignal vom Mikrofon) wird digitalisiert und mit einem synthetischen Oszillatorsignal moduliert. Das fertige zu sendende Signal wird unmittelbar vor der Senderendstufe mit einem DAC in ein Analogsignal umgewandelt, verstärkt und über die Antenne ausgesendet. Ein SDR basiert also im wesentlichen auf Mathematik, nur in geringen Teilen noch auf Spulen und Kondensatoren, so wie das früher einmal war. Die Mathematik wird zum Teil in Software auf Signalprozessoren berechnet, rechenintensive Teile werden in der Regel auf spezifische Hardware ausgelagert, meistens FPGAs.
Selbstredend unterstützen moderne SDR Amateurfunktransceiver alle klassischen Modulationsarten, FM, AM, SSB und CW. Beide genannten ICOM Transceiver unterstützen auch RTTY und der IC-9700 kann darüberhinaus von Hause aus D‑STAR (Digital Voice (DV) und Digital Data (DD)) empfangen und senden. Aufbauend auf den genannten Modulationsarten stehen in Verbindung mit einem PC eine Fülle weiterer digitaler Betriebsarten zur Verfügung. Die Sende- und Empfangssignale liegen im Audio-Frequenzbereich und werden per Software auf dem PC erzeugt bzw. decodiert und über eine Soundkarte zwischen PC und Transceiver ausgetauscht. Beide Transceiver haben diese Soundkarte bereits eingebaut. Über die USB-Schnittstelle melden sie sich am PC als USB-Soundkarte an, so wie ein Mikrofon oder ein Lautsprecher. Zusätzlich wird bei der Installation des USB-Treibers ein virtuelles COM-Port erzeugt, über das Steuersignale zum Transceiver übertragen werden. Es dient z.B. dazu, Frequenzen auszulesen und einzustellen, aber auch um den Sender einzuschalten, wenn Daten gesendet werden sollen.
FT8 mit dem IC-7300 und dem IC-9700
Da die Dokumentation im Handbuch des Transceivers bisweilen etwas knapp geraten ist, dokumentiere ich nachfolgend die letztlich verwendeten Einstellungen am Transceiver und am PC für das weitverbreitete und kostenlose Programm WSJT‑X. Die momentan meistverwendete digitale Betriebsart ist FT8, aber WSJT‑X unterstützt viele andere digitale Betriebsarten, für die das hier geschriebene sinngemäß auch gilt.
Noch vor dem ersten Einstecken des USB-Kabels sollte der USB-Treiber von ICOM installiert werden, da Windows anderenfalls einen eigenen Treiber installiert, der den IC-7300/9700 nicht vollständig unterstützt. Nach der Installation steht ein USB-Audio Mikrofon und ein USB-Audio Lautsprecher unter dem Namen „USB Audio CODEC“ zur Verfügung. Außerdem wurden zwei serielle Schnittstellen generiert, in meinem Fall COM16 und COM17. Im Gerätemanager sind sie unter „COM&LPT-Anschlüsse“ zu finden und haben die Namen „Silicon Labs CP210x USB to UART Bridge (COM16)“ und „Silicon Labs CP210x USB to UART Bridge (COM17)“. Nach der Installation der Treiber können die Transceiver über ein USB-Kabel an den PC angeschlossen und eingeschaltet werden. Außerdem kann nun auch WSJT‑X installiert und konfiguriert werden.
Hier zunächst die Einstellungen am Transceiver
Die Einstellungen und Screenshots werden nachfolgend für den IC-9700 gezeigt. Sie gelten sinngemäß auch für den IC-7300.
In Menü – Set – Connectors – USB AF/IF Output wird die Signalquelle für den Eingang der Soundkarte ausgewählt. Vom Transceiver aus gesehen ist das das empfangene Signal, also ein Output. Diese Begriffe können verwirren, weil es für den PC ein Input ist. Hier sollte „AF“ (Audio Frequency) als Output gewählt werden, denn die Soundkarte erwartet ein demoduliertes Audio-Signal.
In demselben Menü wird der AF Output Level eingestellt. In meinem Fall hat sich 10% bewährt, denn der Eingang der Soundkarte soll nicht übersteuert werden. Bei dieser Einstellung zeigt das VU-Meter der WSJT‑X Software für das Rauschen bereits 50 dB an. Eigentlich sind 30 dB empfohlen, so daß man auch noch unter 10% gehen könnte. Der AF Squelch sollte geöffnet sein (AF SQL OFF), denn die digitalen Betriebsarten fischen die Signale aus dem Rauschen heraus.
In Menü – MOD Input wird der Modulationspegel für das Audio-Ausgangssignal (ein Input für den Transceiver) eingestellt. Auch hier soll der Audio-Ausgang der USB Soundkarte verwendet werden. Der standardmäßige USB MOD Level von 50% paßt recht gut.
Eine Feineinstellung kann (und muß) dann mit dem Pwr-Regler in WSJT‑X erfolgen. Außerdem muß im MOD Input Menü unter DATA MOD (zweite Seite) noch „USB“ als Audioquelle im Datenmodus gewählt werden.
Als Modulationsart wird für digitalen Betrieb in der Regel SSB gewählt und zwar das obere Seitenband USB (Vorsicht, leicht mit der USB-Schnittstelle zu verwechseln).
Damit der Transceiver weiß, woher die Audiodaten kommen, wird außerdem der DATA Modus gewählt (USB‑D). Damit wird auch das Mikrofon im Sendebetrieb abgeschaltet.
Mit dieser Konfiguration kann man nun schonmal auf der FT8-Frequenz im 2m-Band auf Empfang gehen. Hier zunächst der Empfang ohne Signal, also nur Rauschen:
Dieser Screenshot zeigt im oberen Wasserfalldiagramm über die gesamte Bildschirmbreite den Frequenzbereich um 144,174 MHz mit einer Spanne von +/- 5 kHz. Direkt über diesem Wasserfalldiagramm wird in gelb die aktuelle Signalamplitude zur jeweiligen Frequenz angezeigt. Hier ist das nur Rauschen. Schattiert und mit der Zeit schwächer werdend wird auch die Amplitude der vergangenen Sekunden angezeigt.
Unter diesem Blick auf das HF-Band ist hier das „AUDIO SCOPE“ eingeblendet. Es zeigt das demodulierte Audiosignal an. In der linken Hälfte ist wieder ein Wasserfalldiagramm mit dazugehörigem Amplitudenverlauf gezeigt. Hier ist deutlich zu sehen, daß das Signal auf eine Bandbreite von 3 kHz gefiltert wurde. Im rechten Fenster wird das Audiosignal nach Art eines Oszilloskops im Zeitbereich angezeigt.
Der nachfolgende Screenshot zeigt dem Empfang eines starken FT8-Signals mit einer Feldstärke von S9:
Im Audio-Scope sieht man, daß die Signalfrequenz bei etwa 2,2 kHz liegt und die FT8-typische Modulation mit etwa 50 Hz Bandbreite hat. Da das obere Seitenband ausgewählt ist, muß die Sendefrequenz also auch etwa 2.2 kHz über dem (unterdrückten) Träger liegen. Das obere Wasserfalldiagramm zeigt aber eine Linie bei etwa 700 Hz. Das bedeutet, daß das Wasserfalldiagramm im HF-Band um 1,5 kHz (halbe Filterbandbreite) nach unten verschoben ist. Das ist übrigens nicht nur im Daten-Modus der Fall, sondern aus bei LSB/USB-Phonie. Die Frequenz „0“ entspricht also der Mitte des Audio-Frequenzbereichs von 1,5 kHz.
Die WSJT‑X Konfiguration
Im Konfigurationsmenü sind zunächst nur die Einstellungen für „Radio“ und „Audio“ wichtig, alles andere kann auf den Default-Einstellungen verbleiben. Am schnellsten geht die Audio-Einstellung:
Hier werden einfach die Audio-Codecs für das Mikrofon und den Lautsprecher ausgewählt, die bei der Installation der ICOM Treiber generiert wurden.
Bei der Radio-Einstellung hat man zwei Möglichkeiten: man kann aus der Liste der unterstützten Transceiver den richtigen auswählen, die Kommunikationsparameter wählen und mit „Test CAT“ versuchen, eine Verbindung herzustellen. Bei beiden Transceivern hat das mehr oder weniger auf Anhieb funktioniert. Wichtig ist die Auswahl des Modes „Data/Pkt“, denn sonst bleiben das Mikrofon und der Lautsprecher des Transceivers aktiv.
Bei dieser Einstellung wird die Hamlib Steuersoftware zur Kommunikation verwendet. Sie gestattet leider nur einem einzigen Programm den exklusiven Zugriff auf den Transceiver. Alternativ kann man Omni-Rig installieren und in dem Rig-Setting eines von zwei möglichen Geräten auswählen. Omni-Rig gestattet zwei Programmen den Zugriff auf einen Transceiver. Inzwischen gibt es eine neue Version, die den Zugriff für bis zu vier Programmen gestattet.
In den General Settings muß man noch das eigene Rufzeichen und den Standort eingeben und dann kann man mit den ersten digital-QSOs loslegen.
Weitere Änderungen der Default-Konfiguration sind dem persönlichen Geschmack überlassen. Ich habe in den Allgemeinen Einstellungen noch eine Leerzeile zwischen den Dekodier-Perioden eingestellt und daß der „woked-before“ Status farblich angezeigt wird. In den Reporting Einstellungen habe ich angekreuzt, daß nach einem QSO ein Log-Prompt erscheinen soll und daß PSK-Reporter Spotting eingeschaltet ist. Damit werden empfangene Stationen auf der PSK-Reporter Website aufgelistet.
Omni-Rig Interface
Nachdem ich mich für das Logbuchprogramm Log4OM entschieden habe, sollte dieses Programm auch direkt mit den Transceivern kommunizieren können. So kann direkt die Frequenz eines QSOs in das Log übernommen werden. Wie oben schon beschrieben, unterstützt die Hamlib leider nur exklusiven Zugriff. Verwendet man Omni-Rig, kann Log4OM gleichzeitig mit WSJT‑X auf einen Transceiver zugreifen. Omni-Rig kann einfach installiert werden und nach dem Start werden die Kommunikations-Parameter für Gerät 1 und Gerät 2 eingegeben.
Nachdem die Interfaces korrekt konfiguriert sind, wird in Log4OM bzw. WSJT‑X einfach nur OmniRig 1 oder 2 als Zielgerät ausgewählt. Das funktioniert soweit wie beschrieben, nur gab es beim IC-7300 eine kleine Macke: nach jedem Sendevorgang war die Filterbandbreite auf „FIL2“ eingestellt. Das ist unschön, denn dann werden die FT8-Stationen an den Bandgrenzen herausgefiltert.
Das Problem war leicht zu beheben. Die Konfigurationen für die verschiedenen Transceiver werden in .ini-Dateien abgelegt, die im Programmverzeichnis Afreet\OmniRig\Rigs\ abgespeichert sind. Im Falle des IC-7300 ist es für den Datenmodus die Datei IC-7300-DATA.ini. Die verwendeten CI‑V Kommandos sind im Handbuch des IC-7300 beschrieben. Zum Setzen des Modes nutzt Omni-Rig das Kommando „26“, das außer der Betriebsart und dem Datenmodus auch noch die Filterbandbreite einstellt.
Laut Handbuch kann man die Filterbreite weglassen, wodurch das „Default Setting“ verwendet wird, das anscheinend FIL2 ist. Genau das macht Omni-Rig und so wird das Filter immer wieder verstellt. Ich habe nun das .ini-File so geändert, daß immer FIL1 ausgewählt wird. Das geht so:
ursprüngliche Konfiguration:
[pmDIG_U]
; These lines select USB‑D for USB digital mode
Command=FEFE94E0.2600.01.01.FD
ReplyLength=15
Validate=FEFE94E026000101FD.FEFEE094FBFD
geänderte Konfiguration:
[pmDIG_U]
; These lines select USB‑D for USB digital mode
Command=FEFE94E0.2600.01.01.01.FD
ReplyLength=16
Validate=FEFE94E02600010101FD.FEFEE094FBFD
Es wurde also an das Kommando 26 noch eine „01“ zur Auswahl des ersten Filters angehängt. Wer hier lieber FIL2 oder gar FIL3 haben will, der kann auch die 01 durch eine 02 oder 03 ersetzen. Dasselbe muß dann auch in dem Validate-String gemacht werden.
Ohne tiefer in die Gründe für dieses Verhalten eingetaucht zu sein, scheint mir das ein Fehler im IC-7300 zu sein. Wenn die Filterbandbreite durch Weglassen des Parameters nicht explizit ausgewählt wird, sollte der Transceiver diese auch nicht ändern. Vielleicht gibt es auch ein anderes Kommando als „26“, das zur Konfiguration besser geeignet wäre.