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Wohl jeder hat schon einmal das Bedürfnisgehabt, einen Störenfried oder die Quelleeines bisher unbekannten Nutzsignals zufinden. Mit einer einfachen Richtantennegelangt man aufgrund gleich mehrerer Un-zulänglichkeiten schnell an die Grenzen.Abgesehen von der Handhabung sind Öff-nungswinkel und Nebenkeulen der Anten-ne problematisch, ferner die HF-Dichtig-

keit des Funkgeräts im Nahbereich sowiedessen Regelumfang und der Anzeigebe-reich des S-Meters. Mit einem Handfunk-gerät mit 25 dB Anzeigeumfang des S-Meters ist im Nahbereich der Signalquellekaum mehr etwas zu wollen.Solche und weitere Probleme sowie dieNotwendigkeit zuverlässiger ziviler wiemilitärischer Funkaufklärung und Funk -navigation führten bereits vor fast 100 Jah-ren zur Entwicklung von Anordnungen festinstallierter Antennen, die elektromecha-nisch und später elektronisch umgeschal-tet werden. Informationen zu dem frühen

Patent von Adcock bzw. zum Wullenwever-Projekt finden sich unter [1] und [2].

� FunktionsprinzipAusgenutzt wurde dabei zunächst der land-läufig bekannte Dopplereffekt: Bewegensich Sender und Empfänger aufeinanderzu, wird deren Signal höherfrequent undsinkt umgekehrt beim Entfernen voneinan-

der, bekannt etwa vom vorbeifahrendenPolizeiauto mit Sirene. Ebenso ergibt eineauf einer Kreisbahn rotierende Empfangs-antenne je nach Bewegung zum oder vomSender weg eine auswertbare Frequenz-verschiebung. Diese ergibt sich auch durchkreisförmig aufgestellte und elektronischabgetastete Antennen, was nicht nur me-chanisch stabiler ist, sondern auch nochgünstigere Abtastfrequenzen ergibt. Statteiner Vielzahl kreisförmig aufgestellterAntennen reichen in der Regel auch achtoder vier, bei entsprechend ansteigendemAufwand der Auswertung.Das aus einer Richtung stammende Funk-signal erreicht die Antennen ihrer Anord-

nung entsprechend früher oder später unddamit in unterschiedlicher Phasenlage. Vonvier Antennen, die zur eindeutigen Aus-wertung der Phase in möglichst deutlichunter λ/2-Abstand zueinander aufgestelltsind, ergibt sich somit auch eine Phasen-

Sender finden mit demautomatischen Peiler TSCM-2020ULRICH FLECHTNER – DG1NEJ

Der automatische Phasenpeiler TSCM-2020 zeigt unmittelbar die Richtungzur Quelle eines vertikal polarisierten Funksignals und erleichtert damitdas Finden von möglichst vertikalen Signalen. Mit seiner GPS-Unterstüt-zung und direkter Auswertung der Ergebnisse in einer Kartendarstellungam PC führt das Gerät rasch zum Senderstandort.

Technische Daten

Frequenzbereich: mindestens 100…1000 MHzBetriebsspannung: 9…28 V, verpolsicher, über optionales Steckernetzteil 230 VBetriebsstrom: spannungsabhängig (interner Schaltregler)Anzeige: dreistellige Gradanzeige und Windrose mit 36 LEDUmschaltfrequenz: 430 HzAuswertefilter: Schaltfilter mit 0,2 Hz Band-breiteAntennen: 5, mit BNC-AnschlussUmschalter: elektronisch mit je 2 PIN-DiodenEmpfängeranschluss: SMA-Verbindungskabel,3,5-mm-KlinkensteckerkabelDatenausgang: RS232, 9-polig Sub-D, 4800 Baud, 8N2Notwendiges Zubehör: FM-Empfänger, optional PCSonstiges: interner Lautsprecher, Audioausgang

Bild 2: In der erstaunlich kleinen Verpackungfinden sich das Grundgerät, fünf Antennen-füße, davon einer mit dem Antennenschalter,ein GPS-Modul, Steckernetzteil, Autoadapterund alle Verbindungskabel sowie eine CD-ROM mit Software und Anleitung.

Bild 4: Die Rückseite des Peilers mit den An-schlüssen für Stromversorgung, NF-Ausgang,Empfangs-NF, GPS-Modul, PC und Antennen-schalter

Bild 5: Voll installiert bieten die Empfangs -antennen ein eindrucksvolles Bild.

Bild 1: Antenne drehen wargestern, als automa-tischer Phasenpeilerzeigt der TSCM-2020die Richtung derempfangenen Funk-station sowohl numerisch in Gradals auch mit einerWindrose an.

Taktoszillator Ablauf-steuerung

Steuer-signal

HF

FM-Empfänger (extern)

Notch-filter

Verstärker Monitor-lautsprecher

Anzeige

Antennen-gruppe

Synchronschalter

NF

Bandpass

Phasen-detektor

Steuersignal

Bild 3: Prinzipschaltbild des Peilers

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modulation der Umschaltfrequenz. Dieseist mit handelsüblichen FM-Empfängernauswertbar. Schaltungstechnisch beschränktsich damit der Aufwand auf eine Ablauf-steuerung, einen elektronisch steuerbarenAntennenumschalter für jede Antenne, einFilter, das die Umschaltfrequenz aus demüblicherweise selbst modulierten Emp-fangssignal sauber heraustrennt, einenPhasendetektor und die aufbereitete An-zeige der Phasendifferenz als Richtung.Die beiden großen Vorteile dieses Verfah-rens sind:

1. Die Phasenpeilung erfolgt im Idealfallunabhängig von der Feldstärke des Sig-nals und bietet damit einen optimalenDynamikbereich von schwächsten biszu stärksten Signalen.

2. Außer dem Antennenumschalter unddem FM-Empfänger ist keine Hochfre-quenztechnik notwendig. Die Auswer-tung erfolgt im Niederfrequenzbereichmit der üblicherweise zwischen 300 Hzund 1000 Hz angesiedelten Umschalt-frequenz.

Entsprechend groß ist die Vielzahl kom-merzieller Geräte und Bauanleitungen, wiesie auch der FA veröffentlicht, etwa in [3].Dennoch stellt der mechanische Aufbaueines solchen Geräts mit einer zuverlässi-gen und komfortablen Auswertung deut -liche Ansprüche an den Kons trukteur, diepreisgünstige Fertiggeräte wie den vorlie-genden TSCM-2020 mit seiner ausgezeich-neten Ausstattung sehr attraktiv erscheinenlassen.

� Peiler TSCM-2020In der erfreulich kleinen Verpackung findensich, wie Bild 2 zeigt, das Grundgerät mitBefestigungsbügel, der Antennenschaltermit vier fest verbundenen Antennenfüßen,die für den Anschluss des Empfängers not-wendigen HF- und NF-Anschlusskabel, dasSteuerkabel zur Verbindung von Grundge-rät und Antennenschalter sowie die Soft-ware-CD, RS232-Kabel, GPS-Empfangs-modul, Autoadapter und ein Steckernetzteilzur Stromversorgung. Grundgerät und An-tennenfüße haben ein stabiles Metallge -häuse. Der Antennenumschalter wie auchdie Antennenfüße haften mittels Magnet amUntergrund. Für den Betrieb notwendigsind noch fünf Antennenstrahler mit BNC-Anschluss und ein FM-Empfänger.Für optimale Empfindlichkeit sollten dieAntennen resonant sein. Teleskopantennenbieten den Vorteil, durch ihre variableLänge für einen weiten Frequenzbereicheinsetzbar zu sein. Idealerweise sollte derAbstand zwischen gegenüberliegenden An-tennen 1/3...1/4 λ betragen und jeweilsgleich sein. Die fünfte, mittlere Antenneist für ein solches Konzept eher unge-wöhnlich. Sie wird offenbar bei schwachenSignalen mit geringem NF-Pegel über einRelais dämpfungsarm zugeschaltet. Umihre Basis kann man eine Schnur mit Mar-kierungen für gängige Funkbänder legen,

um den Antennenabstand ohne Augenmaßoder Ausmessen schnell anpassen zu kön-nen. In Bild 5 sind die Antennen für denUKW-Bereich maximal voneinander ent-fernt, aber schon wieder etwas zu nah ander Dachkante, was die Genauigkeit ver-fälscht.Über ein RG174-Kabel gelangt das HF-Signal zum Empfänger, während das weißeFlachbandkabel Stromversorgung und Steu -ersignale für die Antenneneinheit überträgt.Das Grundgerät bietet als einzige Bedien-teile den auf Bild 1 zu sehenden Ein-/Aus-schalter auf der Vorderseite und einen ver-senkten Trimmer zur Justierung des An -zeigewinkels auf der Oberseite. SämtlicheAnschlüsse liegen auf der Rückseite, wieBild 4 zeigt. Das in Bild 13 zu sehende In -nenleben ist durch die Verwendung vondrei Mikrocontrollern für Ablaufsteuerung,Schaltfilter und Phasendetektor sowie An-zeigeaufbereitung sehr übersichtlich.

� AufbauNach dem schnell erledigten Einbau der Pla-tinen in das Grundgerät ist der Peiler an-schlussfertig. Dass die magnetisch haftendenAntennenfüße allerdings auf der UnterseiteBlechkanten aufweisen, hat zur Schonungdes Wagendachs erst einmal ein Abklebenmit Paketband erforderlich gemacht. Auchdann sind die Magneten noch so anziehungs-stark, dass man zur Montage zu zweit seinsollte oder wenigstens ein Tuch unter dienoch zu installierenden Komponenten legt.

Bild 6: Das zentrale Element der Antennenan-lage ist der automatische Antennenschalter,der über zwei Leitungen mit dem Grundgerätund dem Empfänger verbunden wird.

Bild 7: Blick in den Antennenschalter; gut zuerkennen ist der symmetrische Aufbau mitden PIN-Dioden. Nicht sichtbar ist eine zwei-te Platine mit Steuerung und Relais.

Bild 8: Die Blechkästen der Antennenfüßehaften mit starken Magneten.

Bild 10: Blick in einen Antennenfuß; eine wei-tere PIN-Diode verhindert Störungen beimUmschalten der Antennen.

Bild 9: Das Windows-

Programm „TSCMDF Display“ zeigt dieermittelte Richtunghöher aufgelöst alsdie geräteeigene

Windrose an.

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Mittig wird der Antennenschalter positio-niert, die mit „N“ markierte Antenne zeigtin Fahrtrichtung, die drei restlichen ent-sprechend ihrer Anschlussseite jeweils inzur Wellenlänge passendem gleichen Ab-stand. Der GPS-Empfänger findet beliebigdazwischen Platz, notfalls auch im Fahr-zeug selbst. Die zwei bzw. drei Anschluss-kabel werden durch die Türdichtungen zumGrundgerät bzw. Empfänger geführt.

Als Empfänger hat sich bei mir ein älteresHandfunkgerät C-528 bewährt, währendan der mechanisch und elektrisch passen-den Kopfhörerbuchse eines VX-3 der NF-Pegel zur Auswertung zu gering war.Nach Herstellung aller Anschlüsse erfolgtder Abgleich des Nullpunkts über das ver-senkte Wendeltrimmpotenziometer mit ei-nem kleinen Schraubendreher. Dazu nutztman wahlweise eine entferntere Funkstationmit bekannter Position oder einen Helfer mitHandfunkgerät. Letzterer kann durch Um-kreisen des Fahrzeugs in etwa 50 m Entfer-nung auch zeigen, ob die Antennen symme-trisch platziert sind oder es Peilfehler gibt.Idealerweise sucht man zum Peilen unbe-baute Plätze mit möglichst freier Sicht, denngerade bei sehr starken Signalen gibt es sonstdurch Reflexion derselben oftmals Peilfeh-ler. Bei großen Frequenzwechseln wie bei-spielsweise von 2 m auf 70 cm sollten dieAbstände der Antennen und diese selbst angepasst werden. Auch eine Kontrolle derJustierung des Grundgeräts ist dann sinnvoll.

� PraxisNach dem Selbsttest beim Einschaltenbleibt die Gradanzeige zunächst dunkel,während die Windrose als Lauflicht agiert.Erst wenn ein Nutzsignal mit ausreichen-dem Pegel anliegt, schaltet ein Relais imAntennenschalter vernehmlich um und dasNutzsignal ertönt mit dem charakteristi-schen Umschaltbrummen aus dem inter-nen Lautsprecher. Windrose und Grad -anzeige geben nun leicht schwankend dieRichtung relativ zum Aufbau an. Ohne PCund GPS lässt sich jetzt bereits die Signal-quelle einkreisen.

Für den PC gibt es zwei Programme. Daserste, in Bild 9 gezeigte TSCM DF Dis-play bietet eine feinere Auflösung undMittelung der Richtung. In der Regel wirdman einen RS232-USB-Adapter für denAnschluss am PC benötigen und mussdann den passenden COM-Port aus demGeräte-Manager im Programm eintragen.Dieses Programm ließ sich auf meinemSystem ohne Installation betreiben.

Das zweite, in Bild 11 gezeigte ProgrammNavi TSCM-2020 musste bei seiner Instal-lation noch Dateien austauschen. Es er-möglicht das Eintragen der Peildaten indie Kartendarstellung von Google Earth. Hier kommt der GPS-Empfänger ins Spiel,der die aktuelle eigene Position und beiFahrgeschwindigkeiten ab etwa 10 km/hauch die eigene Bewegungsrichtung er-mittelt. Ein Druck auf die SchaltflächeAdd Plot speichert das aktuelle Peilergeb-nis, das von Google Earth dann als Linie in

die Kartendarstellung übernommen wird.Mit der klassischen Dreipunktpeilung er-gibt sich dann das Peilungsdreieck, inner-halb dessen der Standort des gesuchtenSenders liegen sollte. Durch weitere, nä-here Peilungen lässt sich dieses Ergebnisimmer weiter verfeinern. Als Einstellungen benötigt das Peilpro-gramm die passende Schnittstelle zumPeiler und Google Earth unter Hinzufügendie in Bild 12 gezeigten Einstellungen, umalle zehn Sekunden etwaig manuell abge-legte Peilergebnisse zu übernehmen. Spä-testens für den praktischen Einsatz, alsoden Start der Peilung mittels Add Plotbraucht man einen Beifahrer, der auch dasNotebook festhält.Die Ergebnisse sind durchaus brauchbar:Relaisfunkstellen liegen tatsächlich da, wo sie sein sollten, und auch der Wohnortvon Funkfreund Horst lässt sich so bestä-tigen. Während Digitalfunk mit konstan-tem Träger ebenfalls peilbar ist, sind esimpulsartige Signale leider nicht, dabeischwankt die Anzeige undefiniert hin undher. Im Frequenzbereich unter 100 MHzfunktioniert der Peiler auch noch. Bei breitbandigen UKW-Rundfunksigna-len kommt es allerdings auf den Emp -fänger an, mit einem Scanner ergaben sichdie besten Ergebnisse nach Wechsel aufSchmalband-FM. Bei ausgeschaltetem Pei -ler wird das Empfangssignal immer nochüber den internen Lautsprecher wie derge -geben, dann ohne das deutliche Umschalt-brummen. Der Peiler TSCM-2020 ist ein sehr durch-dacht konstruiertes Gerät und mit GPS-und PC-Anbindung sehr komfortabel zubedienen. Wer die Antennen sorgfältig undvorsichtig positioniert, kann damit ein aus-gereiftes Gerät zu einem attraktiven Preis(469 € inkl. GPS-Empfänger, ggf. auchohne erhältlich) betreiben.Das Datenformat der seriellen Daten vomPeiler zum PC ist offen und für Program-mierer leicht verwertbar: Die GPS-Datenkommen im NMEA-Format (GPRMC- oderGPVTG-Telegramme), die Peildaten wer-den im weitverbreiteten Agrello-Format ge-sendet (%BBB/Q<CR>). So können in te -ressierte Programmierer den TSCM-2020-Peiler leicht in eigene Projekte einbauen,z. B. für automatische Peilungen vom Re -lais standort aus.

Wir danken WiMo für die Bereitstellungdes Testgeräts.

Literatur und URL

[1] Adcock-Antenne (englisch): http://en.wikipedia.org/wiki/Adcock_antenna

[2] Wullenwever-Antenne:http://de.wikipedia.org/wiki/Wullenwever-Antenne

[3] Zopp, A. G., DL9SU: Phasenpeiler mit Minimal -aufwand. FUNKAMATEUR 58 (2009) H. 11, S. 1192–1194

Bild 13: Blick in das Grundgerät mit seinendrei Mikrocontrollern für Signal- und Anzeige -aufbereitung; gut sichtbar ist der große Laut-sprecher zur Wiedergabe des Empfangssig-nals. Fotos und Screenshots: DG1NEJ

Bild 11: Mit dem Windows-Programm „NaviTSCM-2020“ könnenPeilergebnisse direktin Google Earthübernommen unddamit auf einer Kartedargestellt werden.

Bild 12: Die notwendigenEinstellungen für die Datenübernahmein Google Earth sind rasch erledigt.