Digimodes Grundlagen - eine Einführung

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Version 0.1, Aug. 2010

Einführung

Das Thema der sogenannten 'Digitalen Betriebsarten' ist recht komplex und bedarf einiger Erklärungen. Dieser Text stellt einen Einstieg für interessierte Funkamateure dar und behandelt in erster Linie die Verbindung zwischen Computer und Funkgerät.

Unter 'digitalen Betriebsarten' (engl. digi modes) versteht man heute alles, was man mit dem Computer und dem Funkgerät macht. Dabei ist der Begriff nicht ganz zutreffend, denn die Übertragung erfolgt doch mit analogen Signalen, zum Beispiel mit unterschiedlichen Tönen.

Was braucht man also, um bei den Digimodes mitspielen zu können?

  • Ein Funkgerät, fast jedes ist dazu geeignet
  • Einen Computer mit Soundkarte, Windows oder MacOS oder Linux
  • Geeignete Programme für den Computer
  • Eine Verbindung zwischen Computer und Funkgerät

Gerade der letzte Punkt, die Verbindung zwischen dem Computer und dem Funkgerät, wirft viele Fragen auf. Deshalb wird hier speziell auf dieses Thema eingegangen.

Die Verbindungen zwischen Computer und Funkgerät kann man in drei Gruppen aufteilen:



[[FIXME] Bild Signale PC/Funk]

  1. Tonsignale (NF, Audio)
    Um Digimodes empfangen zu können muss das Empfängersignal zum Computer. Dies geschieht über die Soundkarte, dazu wird das empfangene Audiosignal vom Transceiver auf den Eingang der Soundkarte gelegt. Genauso zum Senden: die von der Soundkarte erzeugten Töne müssen zum Modulator des Funkgerätes. Wir haben hier also die erste Gruppe von Signalen: einmal Audio vom Transceiver zum PC (Empfang), einmal Audio vom PC zum Transceiver (Senden).
  2. Steuerleitungen
    Dann muss der Sender natürlich vom Computer getastet werden können, dazu braucht man im einfachsten Fall ein Schaltsignal das auf den PTT-Eingang des Transceivers geht. Will man auch Telegraphie oder 'echtes' RTTY (FSK, dazu später mehr) machen, dann braucht man ein weiteres Schaltsignal, nämlich das zum Tasten der Morsezeichen bzw. des Umtastsignals. Dies ist die zweite Gruppe von Signalen: die Steuerleitungen für PTT und FSK bzw. CW.
  3. CAT
    Dann gibt es noch eine dritte Gruppe: Die sogenannte 'CAT'-Verbindung. CAT steht für 'Computer Aided Transceivercontrol', also Steuerung des Funkgerätes per Computer. Diese Steuerung umfasst mindestens die Beeinflussung der Frequenz und der Betriebsart (USB, LSB, CW usw.). Oft kann man aber auch die Speicher des Funkgerätes über diese Verbindung auslesen und programmieren, sowie, bei modernen Funkgeräten, nahezu alle Funktionen vom PC aus steuern.
    Dazu muss das Funkgerät natürlich eine entsprechende Schnittstelle haben, das ist aber bei allen aktuellen All-Mode Geräten der Fall. FM-Geräte für UKW verfügen oft nur über eingeschränkte CAT-Funktionen, wenn überhaupt. Bei Yaesu heisst die Schnittstelle netterweise "CAT", bei Icom "Remote CI-V", bei Kenwood [FIXME].

    Braucht man die CAT-Verbindung für Digimodes?
    Nicht unbedingt, es reicht zunächst die Verbindung der Audiosignale (Rx/Tx) und eine Schaltleitung für die PTT-Tastung. Aber viele Programme bieten eine gute Unterstützung der jeweiligen Transceiver über die CAT-Schnittstelle, das macht den Betrieb in vielen Fällen bequemer. Für die ersten Versuche mit Digimodes kann man die CAT-Verbindung aber ruhig erstmal ignorieren.

NF-Signale

Betrachten wir die NF- oder Audio-Verbindung näher. Welche Anschlüsse soll man dafür verwenden? Praktisch alle 'All-Mode' Funkgeräte (also solche die nicht nur FM, sondern auch SSB und CW können) bieten auf der Rückseite sogennante Accessory-Anschlüsse (Accessory, englisch: Zubehör, abgekürzt 'ACC'). Seit einigen Jahren ist darüberhinaus eine 'Data'-Buchse bei vielen Transceivern standardisiert, auch bei einigen FM-Geräten. Auf diesen 'ACC'- oder 'Data'-Buchsen liegen die Anschlüsse für das empfangene Audiosignal ebenso wie für den Modulatoreingang und die PTT-Schaltleitung. Also alles, was wir brauchen: NF rein, NF raus, PTT, Masse.

ACC-Buchsen verwenden

Alternativ könnte man auch die Mikrofonbuchse und den Lautsprecherausgang verwenden, das ist aber nicht so gut. Die Benutzung der ACC-Anschlüsse bietet mehrere Vorteile gegenüber Mikrofon Ein- und Lautsprecher Ausgang:
Das Empfangssignal wird direkt hinter dem Demodulator abgegriffen, also noch vor dem Lautsprecherverstärker. Dadurch hat es einen konstanten Pegel, ausserdem könnten Verzerrungen des Verstärkers das Signal beeinträchtigen. Das Sendesignal wird hinter dem Mikrofonverstärker eingespeist. Dadurch kann man hier auch einen konstanten Pegel einstellen (am Computer), die Modulation ist unabhängig von der Stellung des Mike-Gain Reglers. Und auch hier würde der Mikrofonvorverstärker oder ein Kompressor unter Umständen Verzerrungen bewirken.

Nutzen Sie also die ACC- oder Data-Buchse Ihres Transceivers, wenn vorhanden. Den Lautsprecherausgang oder Mikrofoneingang zu verwenden ist unpraktisch und bietet viele zusätzliche Fehlerquellen.

Zwei Kabel reichen...

Im einfachsten Fall brauchen wir also zunächst nur zwei abgeschirmte(!) Kabel vom Funkgerät zum Computer, eines für die empfangene NF, eines für die Sende-NF. Die Buchsen für die ACC-Anschlüsse unterscheiden sich von Hersteller zu Hersteller. Bei Icom kommen 7- und 8-polige DIN Buchsen zum Einsatz, bei einigen Geräten auch die 13-polige DIN Buchse, darüberhinaus haben einige Icom-Geräte zusätzlich die Data-Buchse (6-pol. Mini-DIN). Die meisten Yaesu-Geräte (und viele FM-Mobilgeräte) haben eine Data-Buchse, also eine 6-polige Mini-DIN Buchse. Bei Kenwood steht in vielen Fällen ebenfalls die Data-Buchse zur Verfügung.

Wie jetzt!? Nur zwei schlichte Kabel? Wieso will WiMo mir dann ein teures "Soundkarten-Interface" mit galvanischer Trennung verkaufen?

Nun, wenn Ihre Station perfekt geerdet ist und der Computer über eine korrekte Schutzisolation verfügt, dann kann es sein das zwei Kabel für die Audiosignale völlig ausreichen! Die ordentliche Erdung ist aber leider gerade bei den Computern oft nicht gegeben. Das Resultat sind unterschiedliche Erdpotentiale zwischen Funkgerät und Computer. Und diese führen zu teilweise erheblichen Ausgleichsströmen zwischen beiden Geräten über den Schirm der NF-Leitung - und damit einem satten 50Hz Brumm auf der Modulation!

Brummschleifen vermeiden

Man umgeht dieses Problem der unterschiedlichen Erdpotentiale indem man die galvanische Verbindung zwischen Computer und Funkgerät auftrennt. Dies geschieht mit NF-Übertragern oder mit Optokopplern. Diese galvanische Trennung sollte bei allen Leitungen, nicht nur bei der NF, vorgenommen werden. Also auch bei der PTT-Tastleitung und bei der CAT-Verbindung, sofern diese genutzt wird.

Am Computer gehen die NF-Signale auf die Anschlüsse "Line-In" (Rx-NF, hellblaue Buchse) und "Line-Out" (Tx-NF, hellgrüne Buchse). Sollte die eingebaute Soundkarte nicht über diese Anschlüsse verfügen (das ist bei vielen Notebooks der Fall), so kann man auch den "Mic" (Mikrofon) Eingang für die RX-NF verwenden, und den Kopfhörer-Ausgang für die Sende-NF. Das Problem in diesem Fall ist, das die Pegel in beiden Fällen meist viel zu hoch sind und sehr vorsichtig über den Mixer des Betriebssystemes eingestellt werden muss.

Vermeiden Sie ausserdem alle Spezialitäten der Soundkarte wie "Sourround-Sound", "Hall", "Equalizer", "Mic Boost" (falls der Mic-Eingang verwendet wird) usw. Dies sind Funktionen die für Filmmusik und Ballerspiele geeignet sein mögen, für Digimodes sind sie aber sehr schädlich, da das NF-Signal teilweise bis zur Unkenntlichkeit verändert wird.

Wenn Sie die Kabel zur Soundkarte selber bauen, dann legen Sie das NF-Signal immer auf den linken Kanal, das ist bei den meisten Digimode-Programmen die Voreinstellung, sowohl sende- als auch empfangsseitig.

Welche Soundkarte?

In vielen Fällen ist die Soundkarte im Computer heute direkt auf der Hauptplatine integriert. Diese einfachen Soundkarten reichen in vielen Fällen aus. Ihr Nachteil ist ein möglicherweise höheres Rauschen und ein höherer Klirrfaktor (Verzerrungen). Gerade bei der Stromversorgung und Abschirmung der eingebauten Soundkarten muss der Hersteller sehr sorgfältig arbeiten, um die impulsartigen Belastungen der Spannungsversorgung der Digitalelektronik (Prozessor, Speicher usw.) von der Analogtechnik der Soundkarte fernzuhalten. Leider ist dies bei sehr preiswerten Motherboards nicht immer der Fall. Das äussert sich dann in Knacken und Rauschen auf den NF-Signalen, abhängig vom jeweiligen Rechnerzustand, welche Programme laufen, Mausbewegungen usw.

Steckbare Soundkarten haben die gleichen Probleme, hier hat man aber die Möglichkeit, eine höherwertige Einsteckkarte zu verwenden. Es gibt nachrüstbare Soundkarten aus dem Studiobereich, die mehrere Hundert Euro kosten können. Sowas ist für den Amateurfunk sicherlich nicht nötig, aber die billigste Karte für 15 Euro sollte man auch nicht wählen. Bei Notebooks ist es schon schwieriger eine andere Soundkarte als die eingebaute zu verwenden. Es gibt einige wenige Karten für den PC-Card (ex PCMCIA) Steckplatz, die bessere Alternative sind aber USB-Soundkarten.

Die neueste Technik setzt auf externe Soundkarten. Diese werden über USB an den Computer angeschlossen. Hier hat man die Abschirmungsprobleme nicht, die Qualität wird einzig von den verwendeten Chips der USB-Soundkarte (Codec) bestimmt. Viele der kommerziell angebotenen Interfaces aus dem Amateurfunkbereich gehen diesen Weg.

Braucht man überhaupt eine sehr hochwertige Soundkarte?

Nein, in den meisten Fällen nicht. Bei den meisten Digimodes wie RTTY, PSK31 usw. kommt es auf Kurzwelle nicht sehr auf den Rauschpegel oder den Klirrfaktor an. Der Störpegel auf KW oder das Eigenrauschen des Empfängers ist meist höher als das was die Soundkarte an Rauschen beiträgt.
Erst auf UKW bei Verwendung von Programmen wie WSJT (FSK441, JT65 usw.) für EME oder Meteorscatter-QSOs kommt es auf das letzte dB an. Hier hat sich gezeigt das eine gute Soundkarte über das Zustandekommen eines QSOs mitentscheidend sein kann.

Grundsätzlich ist es aber von Vorteil, für den Amateurfunk eine eigene Soundkarte zu verwenden. Dabei ist es egal ob das eine Steckkarte oder eine externe USB-Soundkarte ist. So umgeht man viele Probleme (siehe unten: PTT per VOX). Die eingebaute Soundkarte bleibt frei für die üblichen Funktionen: Klänge des Betriebssystemes, Ton vom Video usw. Man muss nicht immer umstecken, die Pegel werden für den Amateurfunk nur einmal eingestellt und müssen nicht immer zwischen Ballerspiel und PSK31 angepasst werden usw.

Steuerleitungen

Als nächstes muss der Transceiver auch auf Sendung getastet werden können, und zwar von der verwendeten Software. Dies geschieht aus historischen Gründen am Einfachsten über normalerweise nicht benutzte Signalleitungen der seriellen Schnittstelle (COM-Port, /dev/ttyS?, RS-232 oder V.24 Schnittstelle).



[[FIXME] Bild Signale Steuerleitungen]

Warum die serielle Schnittstelle?
Weil seit den 80er Jahren praktisch alle PCs damit ausgestattet sind, meistens mit 2 Stück. Und benötigt wurden die im privaten Umfeld nur selten. Auf so einer seriellen Schnittstelle liegen mehrere Signale: natürlich die seriellen Daten rein und raus (RxD/TxD), Masse und dann noch Steuerleitungen. Diese Steuerleitungen haben zwei Zustände: 'Ein' oder 'Aus'. Ursprünglich wurden sie dafür verwendet, dem angeschlossenem Gerät (einem Modem beispielsweise) zu sagen, das der Rechner im Moment keine weiteren Daten aufnehmen kann, die Gegenstelle soll mal etwas langsamer machen.
Es gibt auf der im PC-Bereich üblichen, 9-poligen seriellen Schnittstelle 6 solcher Steuersignale: zwei Ausgänge vom PC aus, vier Eingänge zum PC hin. Die beiden Ausgänge heissen RTS und DTR, die vier Eingänge sind DSR, CTS, RI und DCD. In der Praxis sind allerdings DCD und RI nur selten verdrahtet und damit nicht benutzbar. Aber Eingangssignale braucht man sowieso kaum, höchstens für die Squelch-Info (SQL offen/geschlossen) vom Funkgerät.



[[FIXME] Bild COM Port]

Solche Steuerleitungen (die Ausgänge) mit ihren zwei Zuständen sind also prima geeignet, ein externes Gerät zu schalten, zum Beispiel die PTT eines Funkgerätes. Dabei gibt es nur noch ein kleines Problem: Die elektrische Spezifikation der RS-232 Schnittstelle sieht für die zwei Zustände (Ein/Aus) Pegel von minus oder plus 12V vor. Damit kann man keine PTT-Leitung direkt tasten, es ist ein Pegelwandler nötig.

Senden per PTT-Leitung

Bei praktisch allen mir bekannten Funkgeräten funktioniert der PTT-Eingang so, das dieser Eingang gegen Masse kurzgeschlossen werden muss, um auf Sendung zu schalten. Also muss das ±12V Signal der seriellen Schnittstelle entsprechend umgewandelt werden. Das erledigt eine ganz einfache Schaltung mit nur einem Transistor.



[[FIXME] Bild Transistorstufe]

Aber halt: bei der Schaltung fehlt die galvanische Trennung, die Masse der beiden Geräte (Funke, PC) wird miteinander leitend verbunden. Wie oben beschrieben kann das zu üblen Brummschleifen führen. Also wird noch ein Optokoppler eingesetzt um die galvanische Isolation zwischen den beiden Geräten sicherzustellen.



[[FIXME] Bild Transistorstufe mit Optokoppler]

Somit hat man also die nötige Schaltleitung zum Funkgerät hin. Nun muss man nur noch der verwendeten Software sagen, welche Leitung zu benutzen ist. Einmal muss man den Gerätenamen der seriellen Schnittstelle angeben: unter Windows heissen die "COM1", "COM2" usw., unter Linux "/dev/ttyS0", "/dev/ttyS1" usw. bzw. "/dev/ttyUSB0", "/dev/ttyUSB1" usw. wenn man USB verwendet.

Desweiteren muss man die Steuerleitung angeben, die zum Tasten der PTT verwendet werden soll: RTS oder DTR. Es hat sich eingebürgert für die PTT das RTS-Signal zu nehmen, DTR evtl. für das Tasten der Telegrafiezeichen oder für FSK. Das ist auch die Voreinstellung bei den meisten Programmen, man kann diese Voreinstellung bei vielen Programmen aber auch ändern.

... und mit USB

Aber mein Computer hat gar keine seriellen Schnittstellen mehr, nur USB!
Viele aktuelle Computer, vor allem Notebooks, haben keine seriellen (oder auch parallele) Schnittstellen mehr, sondern nur noch USB-Ports. USB ist in vieler Hinsicht leistungsfähiger als frühere PC-Schnittstellen, aber auch komplexer. Gerade die Einfachheit der alten seriellen Schnittstelle hat sie so attraktiv für Amateurfunkanwendungen gemacht. Und fast jedes Amateurfunkprogramm nutzt die serielle Schnittstelle, entweder für CAT oder die PTT oder Telegrafie. Was also tun?

Um die Vielzahl der Programme, die weiterhin die traditionelle serielle Schnittstelle erwarten, weiter nutzen zu können, gibt es sog. USB zu Seriell Konverter. Der Begriff ist eigentlich Unsinn, da auch die USB-Schnittstelle eine serielle Datenübertragung nutzt, nur halt ein anderes Format, aber egal...
So ein USB/Seriell-Adapter ist ein kurzes Kabelstück mit etwas Elektronik im Stecker. An einem Ende ist ein USB "A" Stecker, am anderen Ende eine übliche 9-polige COM-Port Buchse, wie wir sie kennen. Dazu kommt etwas Software, ein Treiber der auf dem Computer installiert werden muss und der Anwendung vorgaukelt, es mit einem traditionellen seriellen Port zu tun zu haben. Der COM-Port wird also simuliert (man sagt auch emuliert), man nennt solche COM-Ports "virtuell". Sie existieren nur solange der Treiber läuft.



[[FIXME] Bild virtueller COM-Port]

Ganz problemlos ist der Einsatz von USB/Seriell Konvertern nicht, lesen Sie dazu bei Interesse den Einschub Probleme mit 'virtuellen' COM-Ports" (Popup, braucht JavaScript!).

Nun haben wir also auch die PTT-Leitung zum Transceiver gebracht und können endlich Digimodes machen. Oder gibt es noch andere Methoden, den Transceiver bei Sendung zu tasten? Ja - es geht bei manchen Geräten per Vox oder per CAT-Befehl.

Senden per Vox

Einige wenige Transceiver bieten auf den ACC-Eingängen eine VOX-Funktion, also das automatische Tasten des Senders sobald ein Audiosignal anliegt. Diese Funktion wird gelegentlich 'Digi Vox' genannt. Eine kurze Umfrage bei den hilfsbereiten OMs und YLs von hamradioboard.de hat folgende Liste von Funkgeräten ergeben, die VOX auf der ACC-Buchse unterstützen:

  • TS-480SAT/HX
  • TS-830 (nicht aber der TS-850)
  • FT-950 (muss im Menü aktiviert werden)
  • FT-2000 (muss im Menü aktiviert werden)
  • Elecraft K3
  • FT-817: DJ3ZF hat seinen FT-817 so modifiziert, dass das auch hier geht, siehe Artikel DJ3ZF FT-817 Modifikation für Digivox.

Diese Liste ist sicher unvollständig, wenn Sie dazu Ergänzungen haben freue ich mich über eine Mail.

VOX auf der ACC-Schnittstelle ist natürlich praktisch, man braucht keine PTT-Strippe. Oder gibts doch noch Probleme? Ja, leider. Einmal ist da die verzögerte Abfallzeit der Vox, diese sollte man so kurz wie möglich einstellen. Und dann gibt's da noch das kleine Problem, das der Sender nun bei jeder Audioausgabe der Soundkarte auf Sendung geht! Man hört auf den üblichen PSK31- oder RTTY- Frequenzen immer wieder mal den Windows-Startsound, oder den Ton vom Youtube-Video...

Die automatische Sendertastung per VOX ist also auch nicht so ganz das Wahre...

Senden per CAT-Kommando

Eine ganze Reihe moderner Funkgeräte bieten über die Steuerung (CAT, siehe unten) auch die Funktion, den Sender ein- und auszuschalten. Bitte gucken Sie mal in der Anleitung bei den unterstützen CAT-Kommandos ob sowas dabei ist.
Nutzen kann man das dann, wenn die Software das auch unterstützt. Das ist bei einer Reihe von Programmen der Fall. Das Problem ist hier nur, das man genau das Kommando eingeben muss, das bereitet oft Schwierigkeiten. Und in Anbetracht der Tatsache, das man zwar die PTT-Leitung einspart, dafür aber unbedingt die CAT-Steuerung braucht, scheint das nicht unbedingt der einfachere Weg zu sein. Von Vorteil ist diese Methode hauptsächlich bei komplett fernbedienten Stationen.
Ein mögliches Problem bei der Sendertastung per CAT-Kommando könnte eine kurze Verzögerung sein, es dauert halt etwas länger ein paar Datenbytes zu übertragen als einfach eine Leitung ein- und auszuschalten.

Fazit Sendertastung

Im Vergleich der drei Methoden einen Sender zu tasten - per PTT-Leitung, per VOX oder per CAT - so scheint die Variante per PTT-Leitung doch trotz des benötigten Pegelwandlers die einfachste und unproblematischste Lösung zu sein. Und universell einsetzbar ist sie auch - jeder Transceiver verfügt einen PTT-Eingang, aber die wenigsten können VOX-Betrieb auf den ACC-Buchsen, nicht alle haben ein CAT-Kommando dafür.

Die CAT-Schnittstelle

Die dritte Verbindung zwischen Funkgerät und Computer (neben der Audioverbindung und den Steuerleitungen) ist die sogenannte CAT-Schnittstelle. CAT steht für "Computer Aided Transceivercontrol", also in etwa 'computerunterstützte Funkgerätesteuerung'. Hierunter versteht man die Fernsteuerung des Funkgerätes über geeignete Software auf dem Computer. Gesteuert werden kann meistens die Frequenz und die Betriebsart, oftmals kann man auch den Speicherinhalt programmieren. Bei neueren Funkgeräten können über die CAT-Schnittstelle nahezu alle Funktionen des Transceivers gesteuert werden.

Auf der Computerseite wird für die CAT-Steuerung nahezu ausnahmslos die serielle Schnittstelle verwendet. Das ist genau die gleiche Schnittstelle, die wir oben schon für die PTT-Steuerung verwendet haben. Im Idealfall kann man eine einzige serielle Schnittstelle für beide Funktionen nutzen - PTT-Tastung und CAT-Steuerung gleichzeitig. Möglich ist dies, weil PTT eine Steuerleitung (z.B. RTS) verwendet, die CAT-Steuerung hingegen die Sende/Empfangsdatenleitungen (TxD/RxD).

Leider ist die CAT-Schnittstelle bei Funkgeräten im Amateurfunk nicht standardisiert, jeder Hersteller hat eine eigene Lösung gefunden. Dabei unterscheiden sich sowohl die elektrischen Eigenschaften (Signalpegel, Form der Anschlüsse usw.) als auch die Art, wie die Steuerbefehle übertragen werden (die 'Sprache' der CAT-Befehle). Das bedeutet, das man für jedes Funkgerät (oder zumindest für jeden Hersteller) eine andere Art der CAT-Verbindung benutzen muss. Für die Programmiererin eines Steuerprogrammes bedeutet dies, das sie für jedes Funkgerät unterschiedliche Befehle (eine andere 'Sprache') zum Steuern ähnlicher Funktionen verwenden muss, je nach Hersteller.

Icom

Icom verwendet seit gut 25 Jahren ein einheitliches Verfahren, genannt "CI-V" (Computer Interface 5). Dabei werden die Daten im TTL-Pegel (0/5V) über eine Zweidrahtleitung ausgetauscht, der Anschluß ist immer eine 3.5 mm Mono-Klinkenbuchse, am Gerät bezeichnet mit "Remote". Einige wenige Icom-Geräte verfügen darüberhinaus noch über eine normale serielle Schnittstelle, und die neuesten Transceiver (seit 2007 mit dem IC-7200) über eine USB-Schnittstelle, dazu später mehr.

In der Praxis heisst das, das man für nahezu alle Icom-Geräte einen Pegelwandler benötigt, der den TTL-Pegel (0 und +5V) auf die ±12V der seriellen Schnittstelle umsetzt. Icom bietet dazu selber ein Produkt an (CT-17), das Internet ist aber voll mit preiswerten Bauvorschlägen für selbstgebaute Pegelwandler. Praktisch alle kommerziellen Transceiver-Interfaces (siehe unten) bieten ebenfalls einen solchen Pegelwandler an.

Das Datenformat (die 'Sprache') ist bei allen Icom-Transceivern einheitlich, alle Icoms beherrschen einen bestimmten Befehlssatz für die grundlegendsten Funktionen (Frequenz, Mode). Darüberhinaus haben die meisten Icoms einen sehr weitgehenden, individuellen Befehlssatz, der gerätespezifisch ist. Für Details verweise ich auf meine ausführliche Dokumentation der Icom CI-V Schnittstelle im Web.

Yaesu

Yaesu verwendet seit Jahren bei vielen Geräten die normale serielle Schnittstelle, bei einigen Geräten aber auch eine eigene CAT-Schnittstelle, genannt "CAT". Dies ist eine 8-polige Mini-DIN Buchse, z.B. bei den beliebten Transceivern FT-817/857/897. Diese CAT-Buchse arbeitet ebenfalls mit TTL-Pegel (0V, +5V) und braucht daher einen Pegelwandler (CT-62 o.ä. oder Selbstbau). Yaesu-Geräte mit normaler RS-232 Schnittstelle (FT-847, FT-450, FT-950, FT-1000MP, FT-2000) brauchen im besten Fall nur ein serielles Kabel - sofern man mit der direkten galvanischen Verbindung zwischen Funkgerät und Computer leben kann. Die oben beschriebenen Probleme mit Brummschleifen gibt es natürlich auch bei der CAT-Schnittstelle.

Das Datenformat (die 'Sprache') ist bei allen Yaesu-Transceivern ähnlich, unterscheidet sich aber in den Details. Es wird ein reines ASCII-Protokoll verwendet, das macht die Fehlersuche für den Programmierer etwas einfacher als bei Herstellern, die ein binär-codiertes Datenformat verwenden (Icom, ältere TenTec).

Kenwood

Für Kenwood gilt nahezu das gleiche wie für Yaesu - manche Transceiver verfügen über eine traditionelle RS-232 Schnittstelle, andere benötigen einen Pegelwandler. Die CAT-Schnittstelle ist dann eine 6-pol DIN Buchse und ist meistens mit "ACC1" gekennzeichnet. Viele ältere Kenwood-Transceiver benötigen Einbau-Optionen zur Nutzung dieser Buchse (IF-10x Optionen), die aber praktisch nicht mehr auf dem Markt erhältlich sind.

TenTec

TenTec verwendet seit einigen Jahren die traditionelle serielle RS-232 Schnittstelle. Die älteren OMNI-xx Transceiver kopierten die CI-V Schnittstelle von Icom und brauchen daher eine Pegelanpassung.

Elecraft

Elecraft verwendet die normale RS-232 Schnittstelle beim K2 und K3.

JRC

JRC verwendet die normale RS-232 Schnittstelle, zumindest beim JST-245.

Und am Computer...

Da die meisten aktuellen Computer nicht mehr über eine normale serielle Schnittstelle verfügen, wird die CAT-Steuerung in diesen Fällen über einen USB/Seriell Adapter gemacht, wie oben bei der PTT-Steuerung beschrieben.

Wozu braucht man nun eine CAT-Steuerung bei den Digimodes?
Zunächst braucht man sowas einfach weil es da ist, Funkamateure sind Spielkinder :-) Wenn das Funkgerät sowas schon bietet, dann möchte man es auch nutzen...

Aber es gibt natürlich auch sehr nützliche Anwendungen, vor allem für die Frequenzsteuerung. So wird bei PSK31 bei den meisten Programmen im Wasserfalldiagramm die korrekte Freqzenz angezeigt. Fehlt der Software die Information zur gerade eingestellten Frequenz, so wird nur die Offset-Frequenz, meist so von 300 bis 3000Hz angezeigt. Die eigentliche Sendefrequenz muss man dann selbst berechnen, indem man diesen Offset zur gerade eingestellten Frequenz des Funkgerätes dazurechnet (oder abzieht, je nachdem ob USB oder LSB verwendet wird).

Besonders praktisch wird die CAT-Kopplung zwischen Software und Funkgerät bei Verwendung des DX-Clusters. Bei vielen Programmen braucht man dann nur noch auf den DX-Spot zu klicken, das Programm stellt die Frequenz automatisch am Funkgerät ein.

Im Contest ist eine CAT-Verbindung ebenfalls unerlässlich, denn hier muss man zu jedem QSO das benutzte Band mitloggen. Kann die Contest-Software die Frequenz vom Funkgerät lesen, geschieht dies automatisch.

Fazit Verbindung Computer/Funkgerät

Um Digimodes zu machen benötigt man also die Audioverbindungen, eine Steuerleitung für die PTT und eventuell die CAT-Schnittstelle. Idealerweise sind alle diese Verbindungen galvanisch entkoppelt, um Brummschleifen zu vermeiden. Für die PTT-Tastung braucht man meist eine äusserst einfache Transistorstufe, für die CAT-Schnittstelle oft einen Pegelwandler, für die Audioleitungen die galvanische Trennung per NF-Übertrager. All dies kann man leicht und preiswert selber bauen. Dazu gibt es eine Reihe interessanter Bauvorschläge im Internet. Es hat sich aber auch ein großer Markt für fertige "Soundkarten-Interfaces" entwickelt, gedacht für Funkamateure die nicht so gerne selber bauen möchten. Im Folgenden soll nun auf die Möglichkeiten dieser Interfaces eingegangen werden.

Soundkarten-Interfaces

Die oben beschriebenen drei Gruppen von Verbindungen (Audio, PTT, CAT) benötigen alle etwas Elektronik: entweder um die galvanische Verbindung zwischen Computer und Funkgerät auzutrennen, oder für eine Taststufe oder für eine Anpassung der Pegel. Da liegt es nahe, alle diese Funktionen in einer Baugruppe zusammenzufassen.

Selbstbau

Stellvertretend für hunderte von Selbstbauprojekten seien hier zwei Interfaces genannt: Das von DJ8ES und das USB-Interface vom 'Funkamateur'.

Das Interface von DJ8ES ist einfach aufzubauen, bietet allerdings keine Verbindung für die CAT-Schnittstelle. Die NF wird über Audio-Übertrager entkoppelt, die Taststufen für PTT und CW über Optokoppler. Eine Besonderheit ist die (optionale) Nachbildung einer VOX-Funktion, falls man das so nutzen möchte. Als nachteilig empfinde ich die vorgeschlagene Verwendung von Mikro-Eingang und Lautsprecher-Ausgang, aber so lassen sich auch ältere Funkgeräte ohne Data-Buchse anschliessen.
http://www.afu-sh.de/lokal/vortrag/Soundkarteninterface.pdf

Das USB-Interface 'BX-120' als Baumappe vom Funkamateur ist ein sehr modernes Design, geeignet für nahezu alle Transceiver und für Computer mit USB-Anschluß. Die Besonderheit ist, das dieses Interface eine eigene Soundkarte bietet. Platinen und Bausätze gibt es beim Funkamateur.
http://www.adl303.oevsv.at/technikecke/one/BX-120.pdf

Fertige Interfaces

Der Markt für komplette Soundkarten-Interfaces ist mittlerweile recht groß geworden. Worauf sollte man beim Kauf achten?

Ein gutes Soundkarten-Interface muss bieten:

  • vollständige galvanische Trennung aller Signale: Audio, PTT, CAT
  • Pegelwandler für CAT-Schnittstellen, falls benötigt
  • Anpassbarkeit an das jeweilige Funkgerät, entweder durch interne Steckbrücken (Jumper) oder fertige Kabel
  • USB Anschluß inkl. Treiber für alle gängigen Betriebssysteme
  • Kompatibilität mit allen gängigen Programmen

Nett wäre, wenn das Interface auch folgende Funktionen bieten würde:

  • eigene Tastleitung für FSK. Ob man dies braucht hängt vom Funkgerät ab, nicht jedes hat einen FSK-Tasteingang
  • eigene Tastleitung für Telegrafie
  • Telegrafie-Tastung wenn möglich nicht per 'virtueller' Steuerleitung einer simulierten COM-Schnittstelle, sondern mit dem K1EL "WinKey" Baustein. Dies ist aber nur dann wirklich nötig, wenn man intensiv CW nutzt, z.B. für den Contest oder bei einer DX-pedition.
  • eigene USB-Soundkarte. Ob man dies braucht hängt von den eigenen Ansprüchen ab. In jedem Fall ist eine eigene Soundkarte nur für Amateurfunkanmwendungen sehr vorteilhaft.
  • Pegeleinstellung für Audio am Interface über Drehregler. Das geht schneller als den Mixer des Betriebssystemes zu verwenden.

Unter diesen Gesichtspunkten hier ein Vergleich einiger Soundkarten-Interfaces. Aus hoffentlich verständlichen Gründen beschränke ich mich hierbei auf die von WiMo angebotenen Geräte. Der geneigte Leser kann ja die Tabelle um weitere Spalten mit Geräten anderer Anbieter erweitern.

[[FIXME] Tabelle]