H5.3 Digitale Betriebsarten
Niveau: K4 Satellitenbetrieb
Zeitbedarf: ca. 25 Minuten
Einstiegsfrage:
Ein SSB-Signal kannst du während des Überflugs von Hand nachstimmen. Warum braucht eine digitale Betriebsart dafür oft ein Programm – und warum ist digitale Sprache wie D-STAR auf Satelliten so schwierig?
Der Doppler verschiebt jedes Signal
Während des Überflugs bewegt sich der Satellit auf dich zu und wieder von dir weg. Dadurch verschiebt sich die Frequenz (Doppler-Effekt).
Die Verschiebung ist umso grösser, je höher die Frequenz und je schneller die Abstandsänderung ist: Δf = f · vr / c.
Bei 435 MHz und 7 km/s Radialgeschwindigkeit sind das rund 10 kHz. Bei 145,9 MHz sind es rund 3,4 kHz.
Am schnellsten ändert sich der Doppler im Moment der grössten Annäherung. Bei einem Überflug direkt über dir (Bahnhöhe 550 km) sind es bei 435 MHz rund 140 Hz pro Sekunde.
Doppler-Verschiebung
Grösste zulässige Radialgeschwindigkeit bei einer Frequenztoleranz Δf max
Grössen:
- Δf – Frequenzverschiebung in Hz
- f – Sendefrequenz in Hz
- v r – Radialgeschwindigkeit (Änderung des Abstands) in m/s; positiv = Satellit nähert sich
- c – Lichtgeschwindigkeit, 299 792 458 m/s
- Δf max – Frequenztoleranz der Betriebsart in Hz (D-STAR, DMR, C4FM laut Folie ca. 1 kHz)
Beispiele (nachgerechnet):
- 435 MHz, v r = 7 km/s: Δf = 435 · 10⁶ Hz · 7000 m/s / 299 792 458 m/s ≈ 10,2 kHz
- 145,9 MHz, v r = 7 km/s: Δf ≈ 3,4 kHz
- Toleranz 1 kHz bei 435 MHz: v r,max = 1000 Hz · 299 792 458 m/s / 435 · 10⁶ Hz ≈ 689 m/s
- Änderungsrate bei einem Überflug direkt über dir (550 km Höhe, Näherung v²/d − g): ≈ 96 m/s² · 435 · 10⁶ Hz / c ≈ 140 Hz/s
Fehlertolerante Betriebsarten
PSK31 und SSTV sind fehlertolerant. Einzelne Störungen zerstören die Verbindung nicht: Bei PSK31 erscheint ein falsches Zeichen, bei SSTV eine Störung im Bild.
Beides funktioniert über Satellit – vorausgesetzt, die Doppler-Korrektur ist sehr genau. PSK31 ist sehr schmal. Läuft die Frequenz weg, verliert der Decoder das Signal.
Seit einigen Jahren hat sich bei LEO-Satelliten FT-4 als effiziente und Effektive Alternative herausgestellt. Durch die kurzen Sende- und Empfangsphasen können Fehler durch Dopplerverschiebung etwas kompensiert werden.
Für kleine Korrekturen auf der Empfangsseite hast du den Clarifier (auch RIT genannt). Er verstimmt nur den Empfänger, die Sendefrequenz bleibt.
Ältere digitale Verfahren wie Packet Radio laufen meist in einem FM-Kanal. Dieser ist breiter und verzeiht kleine Frequenzfehler eher.
Schmalbandige digitale Sprachverfahren
D-STAR, DMR und C4FM vertragen nur etwa 1 kHz Frequenzfehler.
1 kHz entspricht bei 435 MHz einer Radialgeschwindigkeit von nur 689 m/s. Ein LEO-Satellit erreicht bis etwa 7 km/s. Ohne laufende Doppler-Korrektur liegt das Signal fast während des ganzen Überflugs ausserhalb der Toleranz.
Mit einem Programm, das die Frequenz des Funkgeräts automatisch nachführt, kann es klappen. Wichtiger ist aber die Frage: Darf ich diese Betriebsart auf diesem Satelliten überhaupt verwenden?
Betriebsarten über Satellit: Anforderungen an die Doppler-Korrektur
| Betriebsart | Eigenschaft | Doppler-Korrektur | Hinweis |
|---|---|---|---|
| CW, SSB | analog, von Hand nachstimmbar | von Hand oder per Programm | Standard auf Lineartranspondern |
| PSK31 | fehlertolerant, sehr schmal | sehr genau nötig (Folie) | Decoder verliert das Signal, wenn die Frequenz wegläuft |
| SSTV | fehlertolerant (Bildstörungen statt Abbruch) | genau nötig (Folie) | Bild wird bei Frequenzfehlern verzerrt [PRÜFEN: Ausmass je nach SSTV-Modus] |
| Packet Radio | digital in einem FM-Kanal | grob genügt meist | FM-Kanal ist breiter als die Toleranz von Schmalband-Verfahren |
| D-STAR, DMR, C4FM | digitale Sprache, schmalbandig | Toleranz ca. 1 kHz (Folie) → automatische Nachführung nötig | auf QO-100 NB verboten (AMSAT-DL); auf vielen Satelliten nicht vorgesehen |
| FT8, FT4 | schmalbandig, volle Leistung während der Sendeperiode | genau nötig | nur wo der Betreiber es erlaubt; auf FO-29 nicht erlaubt (AMSAT, Mai 2026) |
Stand Oktober 2026. Regeln je Satellit beim Betreiber prüfen.
Digitale Signale und die AGC
Viele digitale Betriebsarten (zum Beispiel FT8) senden während der ganzen Sendeperiode mit voller, gleichbleibender Leistung. Sprache in SSB hat dagegen Pausen.
Für die Transponder-AGC ist ein digitales Signal deshalb eine Dauerlast. Auch hier gilt: dein Signal nie lauter als die Bake.
Zwei Beispiele zeigen, wie verschieden die Regeln sind. Auf QO-100 gibt es im Schmalband-Transponder eigene Segmente für digitale Betriebsarten; digitale FM-Verfahren wie C4FM und D-STAR sind dort aber verboten. Auf dem Lineartransponder von FO-29 sind digitale Betriebsarten laut JAMSAT (Mai 2026) grundsätzlich nicht erlaubt.
Hinweis: Lies vor jedem digitalen Versuch die Betriebsregeln des Satelliten. Sie stehen beim Betreiber oder bei der zuständigen AMSAT-Organisation.
Kontrollfrage
Eine digitale Sprachbetriebsart verträgt ±1 kHz Frequenzfehler. Bis zu welcher Radialgeschwindigkeit bleibt ein Signal auf 145,9 MHz ohne Korrektur innerhalb der Toleranz? Vergleiche mit den rund 7 km/s eines LEO-Satelliten.
Lösung anzeigen
Lösung: v r,max = Δf max · c / f = 1000 Hz · 299 792 458 m/s / 145 900 000 Hz ≈ 2055 m/s (Toleranz ±1 %).
Das sind nur etwa 30 % der möglichen 7 km/s. Am Anfang und am Ende des Überflugs liegt das Signal also klar ausserhalb der Toleranz. Auf 435 MHz ist es noch enger (689 m/s). Ohne automatische Doppler-Korrektur geht es nicht.
Merksatz:
Je schmaler die Betriebsart, desto genauer muss der Doppler korrigiert werden – und bevor du digital sendest, prüfst du, ob der Satellit diese Betriebsart überhaupt zulässt.