„Langen Information“ und das Offset-Trägertechniksystem CLIMAX
Der untere Luftraum der Bundesrepublik Deutschland ist in mehrere Fluginformationsgebiete (FIR) unterteilt. 2016 wurden die bisherigen Regionen (Sektoren) feiner definiert und am Standort Langen (Hessen) zentralisiert. Jedem Sektor ist eine Frequenz/Kanal zugeteilt, die man im Luftfahrthandbuch (AIP) unter AIP/VFR/Online/GEN/GEN3/GEN3-9 findet.
Das Rufzeichen ist für alle Regionen in ganz Deutschland einheitlich:
LANGEN INFORMATION
Um große Gebiete sicher abdecken zu können, nutzt LANGEN INFORMATION für seinen Fluginformationsdienst (FIS = Flight Information Service) ein Gleichwellenfunksystem mit Offset-Trägertechnik, siehe FIR-Karte. Das Multi-Carrier-System ist unter dem Namen „CLIMAX“ bekannt.
Das System umfaßt pro Sektor einen Hauptsender und einen oder mehrere Nebensender sowie mehrere Empfänger. Zwecks Überwachung der eigenen Aussendungen befinden sich die Sender und Empfänger an unterschiedlichen Standorten.
Der Empfänger, welcher die Aussendung vom Luftfahrzeug am besten empfängt, wählt automatisch die nächstgelegenen Sender für die Kommunikation mit LANGEN aus. Dabei sind maximal 2 Sender (der Hauptsender und ein Nebensender) gleichzeitig auf Sendung!
Der Empfänger, welcher die Aussendung vom Luftfahrzeug am besten empfängt, wählt automatisch die nächstgelegenen Sender für die Kommunikation mit LANGEN aus. Dabei sind maximal 2 Sender (der Hauptsender und ein Nebensender) gleichzeitig auf Sendung!
CLIMAX ist in Europa mit über 400 Systemen weit verbreitet. Bei der Einführung des neuen 8,33-kHz-Frequenzrasters wurde es allerdings nicht berücksichtigt, da man davon ausging, daß es mit „Schmalband-AM“ nicht funktionieren würde. Aus diesem Grund wurde CLIMAX bezüglich der 8,33-kHz-Regelung eine Ausnahmegenehmigung erteilt.
Es gibt CLIMAX-Systeme, bei denen bis zu 5 Sender gleichzeitig auf unterschiedlichen Offset-Frequenzen (0 kHz, ±5 kHz und ±7,5 kHz) auf Sendung sein können! LANGEN INFORMATION nutzt nur ±5 kHz.
Aktuell laufen Studien, ob man es mit angepaßten Offset-Frequenzen auch innerhalb eines 8,33-kHz-Kanals nutzen könnte. Vorläufiges Ergebnis: Ja, es funktioniert, aber nur als „Zwei-Sender-System“ (in DSB-AM oder CSSB-AM) mit einem Frequenz-Offset von ±2,5 kHz.
Das 25-kHz-CLIMAX-System ist NICHT kompatibel zum 8,33-kHz-Raster!
Aus diesem Grund sind in den ICAO-Karten die FIS-Kanäle von LANGEN INFORMATION in „alten 25-kHz-Frequenzen“ angegeben (welche die alten ZF-Filterbreiten verwenden).
Zur Info: Mit der Umstellung aufs neue 8,33-kHz-Raster wurden die alten Frequenzen vollständig als Kanäle „integriert“.
Um Kommunikationsprobleme zu vermeiden, sollte man also immer den Kanal einstellen, der in der ICAO-Karte aufgeführt ist!
Gleichwellenfunk
Mit Gleichwellenfunksystemen kann man das zu versorgende Gebiet enorm vergrößern. Damit lassen sich Stellen abdecken, die von der Topographie her für VHF/UHF schwierig zu erreichen sind (z. B. Täler in gebirgigem Gelände).
Alle Sender sind über Kabel oder Zubringerfunk mit der Sendezentrale verbunden und stahlen das gleiche Audio-Signal ab. Die dazu passenden Empfänger sind im gesamten Versorgungsgebiet verteilt und ebenfalls mit der Zentrale verbunden. Der Empfänger mit dem besten HF-Signal wird zur Sendezentrale durchgestellt, so daß diese immer optimale Empfangsverhältnisse hat.
FM-Gleichwellenfunk
In FM sind Gleichwellenfunksysteme mit mehreren Sendern üblich (z. B. im BOS- oder Bündelfunk), die alle gleichzeitig auf der gleichen Frequenz senden, mit einem konstanten Frequenzversatz (Offset) von 0,5 bis 2 Hz.
Da die stationären FM-Sender nicht exakt die gleiche Frequenz nutzen, fallen im mobilen Empfänger Mischprodukte (Interferenz: f2 – f1) der beiden Sendesignale an. Durch die Überlagerung der Sendesignale schwankt im Empfänger die Feldstärke der ankommenden Signale im Takt der Interferenzfrequenz. Je nach Standort des Empfängers im Versorgungsgebiet kann der Effekt so stark sein, daß das Empfangssignal (mehrmals pro Sekunde) komplett ausgelöscht wird!
AM-Gleichwellenfunk
Im AM-Flugfunk kann man das (langsame) „Interferenz-Fading“ vermeiden, indem man die „Doppel-Sender“ mit einem konstanten Frequenzversatz (Offset: hier ±5 kHz) zur Mittenfrequenz fM betreibt. Das Sender-Mischprodukt (fH – fN) ist damit nicht verschwunden, sondern nur auf eine „andere“ Frequenz (fInt) verlagert. Dies macht sich im Flugfunkempfänger mit einem „10-kHz-Pfeifen“ bemerkbar, siehe die Grafik Frequenzanalyse.
© DJ3UE
Im Flugfunkempfänger wird das „Störgeräusch“ mittels eines 6-kHz-Tiefpass-Filters soweit gedämpft, daß es die Verständlichkeit nicht mehr beeinträchtigt.
Info für Experten
AM zählt nicht zu den Winkelmodulationen wie z. B. FM. Bei AM verschlechtert sich das S/N-Verhältnis bei 2 Trägern kontinuierlich und nicht sprunghaft, wie es bei FM der Fall ist (siehe FM-Schwelle). Deshalb ist der Empfang von 2 Trägern mit gleichem Informationsgehalt mit einem Offset innerhalb der ZF-Filterbandbreite (inklusive den beiden Seitenbändern LSB + USB) kein Problem.
Wasserfalldiagramm
Hier kann man sehr schön den zeitlichen Verlauf der Bandbelegung sehen:
Zunächst ruft ein Pilot auf Kanal 123.525 (Mittenfrequenz fM = 123,525 MHz) mit einer Sender-Bandbreite von ca. 6 kHz. Danach antwortetet LANGEN auf den Doppelsender-Frequenzen fH = 123,530 MHz und fN = 123,520 MHz (Offset: ±5 kHz = 10 kHz) mit einer Sender-Bandbreite von je ca. 7 kHz.
Bildvorlage: © DJ3UE
Die beiden Sender von LANGEN INFORMATION stehen an unterschiedlichen Standorten und kommen somit auch mit unterschiedlichen Feldstärken am SDR-Empfänger an:
Die beiden AM-Seitenbänder (USB und LSB) des Hauptsenders (rechts im Wasserfalldiagramm) sind heller als die Seitenbänder vom Nebensender (links im Wasserfalldiagramm).
Der Hauptsender auf fH liefert also mehr Feldstärke an der Empfängerantenne als der Nebensender auf fN. Sehr schön sind auch die 3 HF-Träger fM, fH und fN als senkrechte weiße Linien im Spektrum des Wasserfalldiagramms zu sehen.
Hinweis
Die in der Karte angedeutete Reichweite der Sender ist nur beispielhaft zu sehen. In der Realität sind es keine Kreise oder Ellipsen und die Funkversorgung geht weit über die Sektorengrenzen hinaus. Je nach Topographie gibt es eine unterschiedliche Anzahl an Sender und Empfänger – Der Sektor STUTTGART bedient z. B. 2 Sender und 4 Empfänger.
Alle Offset-Sender nutzen den gleichen Funkkanal und es sind maximal 2 Sender gleichzeitig auf Sendung.
Wenn man als Pilot (blaues Flugzeug) dem Funkverkehr der anderen Piloten mit LANGEN INFORMATION lauscht, dann kann es vorkommen, daß man sich „außerhalb“ des Versorgungsbereichs der gerade (für die anderen Piloten, grünes Flugzeug) automatisch ausgewählten Sender befindet und man selbst LANGEN nicht optimal empfangen kann. Das ändert sich, wenn man „aktiv“ LANGEN ruft: Dann werden die beiden naheliegendsten CLIMAX-Sender automatisch neu ausgewählt und man hat bestmöglichen Empfang.
Falls es in schwierigem Gelände (z. B. in Tälern) vorkommt, daß nur einer der beiden Doppel-Träger empfangen wird, dann funktioniert trotzdem alles wunderbar, denn ohne CLIMAX hätte man auch nur einen Träger!
CLIMAX im 25-kHz-Raster
Das AM-Gleichwellenfunksystem ist fürs 25-kHz-Raster optimiert. Die verwendeten Empfänger-ZF-Filter sind entsprechend 25 kHz breit (siehe auch das neue 8,33-kHz-Raster).
Solange also die am Empfänger ankommenden Aussendungen nicht breiter sind als 25 kHz, können die empfangenen Signale verzerrungsfrei demoduliert werden.
2 x 7 kHz + 3 kHz („Lücke“ in der Mitte) = 17 kHz < 25 kHz
(siehe Wasserfalldiagramm)
Die Signale des LANGEN-„Doppelsenderpärchens“ erzeugen zwar ein Interferenzpfeifen, da aber beide Sender identische Modulationsinhalte aussenden, ist der gleichzeitige Empfang von 2 AM-Trägern kein Problem. Bei stark unterschiedlichen Entfernungen der Sender zum Luftfahrzeug kann durch Signallaufzeitunterschiede ein leichtes Echo auftreten.
Problematisch wird’s, wenn man (entgegen der Kanal-Angabe in der ICAO-Karte) versucht, mit LANGEN INFORMATION auf einem Kanal im 8,33-kHz-Raster (z. B. 123.530) in Verbindung zu treten. Die Mittenfrequenz fM = 123,525 MHz (Tx und Rx) würde zwar passen und LANGEN würde auch antworten, aber der aufs schmale 8,33-kHz-Raster abgestimmte Empfänger-ZF-Filter im Luftfahrzeug verhindert (je nach Steilheit des Filters) den Empfang von mindestens einem der beiden Doppel-Träger!
Fazit
Beide Träger liegen außerhalb der ZF-Filterbandbreite (siehe Grafik), aber ohne Träger ist keine Demodulation des AM-Signals möglich! Infolgedessen kann man nur die völlig unverständlichen Seitenbänder hören, die wie ein SSB-Signal in einem AM-Empfänger klingen.
Der Empfang der anderen Piloten ist kein Problem, denn deren 6 kHz breite Aussendungen auf 123,525 MHz passen wunderbar durchs schmale 8,33-kHz-ZF-Filter. Die Verwendung eines Kanals im falschen Raster kann somit zu Irritationen führen und u. U. auf ein defektes Funkgerät schließen lassen...
Zusammenschaltung von Sektoren
In Zeiten mit wenig Luftverkehr können Sektoren auch zusammengeschaltet werden.
Für Kommentare und Fehlermeldungen bitte eine E-Mail an mich.