Mit 20 Euro auf Empfang: DVB-T-Sticks als Weitbereichsempfänger

Mit 20 Euro auf Empfang: DVB-T-Sticks als Weitbereichsempfänger

Ort/Quelle
Bonn

Als im Jahre 2011 die Firma Noxon mit einem DAB-Stick auf sich aufmerksam machte, hatten wir die Experimente der Funkamateure noch gar nicht auf dem Schirm. Der Noxon-DAB-Stick ist ein umfunktionierter DVB-T-Stick. Mit seiner Technik ist weit mehr möglich, als man auf dem ersten Blick erwarten würde. Wir haben den Stick reaktiviert, um zu sehen, was man damit alles anstellen kann.

In der Praxis müssen Besitzer eines geeigneten DVB-T- oder DAB-Sticks nichts weiter tun, als eine andere als die vorgegebene Software zu installieren. Jede Software verwendet dabei unter Umständen andere Treiberdateien. Die meisten freien Softwareprodukte liefern die Libarys mit und lassen über das Hilfsprogramm Zadig die erforderlichen Dateien nachinstallieren. Das funktioniert sehr einfach und führt zu einer sicheren Installation.

Interessante Software-Optionen

Mit der Noxon-Software, die immerhin DAB- und DAB+-Audio, aber auch den Textdienst Journaline und die DAB-Slideshows anzeigen kann, ist man im Prinzip nicht schlecht bedient. Sie hat eine unkonventionelle Optik, kommt aber einfach durchschaubar daher. Eine kleine Balkenanzeige informiert über die Empfangsstärke. Leider steht nur ein automatischer Kanalsuchlauf zur Verfügung. Über die Leistungen haben wir eingehend berichtet (Noxon DABplus-Stick). Als Alternative lässt sich für den DAB-Empfang die Software SDR-J installieren. Sie erlaubt eine manuelle Kanalabstimmung und eine sehr analytische Beurteilung der Signalqualität. Zusätzlich ist noch eine UKW-Empfänger-Software im Paket, die stereo- und RDS-fähig ist. Eine weitere Alternative beim DAB-Empfang stellt der DAB-Player von Adrean Gsinn dar, die dann sogar wieder Slideshows anzeigen kann. Unter Windows 8.1 haben wir die Software hier bislang nicht ans Laufen gebracht. Vielleicht gelingt es uns aber noch unter Windows 7.

Ein weites Spielfeld

Neben dem Rundfunk lässt sich in dem breiten Frequenzspektrum aber auch Sprechfunk hören. Ob Binnenschifffahrt (ca. 152 MHz), Flugverkehr (ca. 130 MHz), Amateurfunk im 6-Meter-Band (50 MHz), 2-Meter-Band (144-146 MHz), 70 Zentimeter (430-440 MHz) und moderne Walkie Talkies (PMR 446 MHz) bis hin zu Satelliten. Eine besondere Erwähnung soll das so genannte Sekundär-Flugradar ADS-B auf 1090 MHz erhalten. Hier funken Flugzeuge automatisch ihre Kennung, Position, Richtung und Geschwindigkeit, damit die Flugsicherung im Falle eines Radarausfalls oder in Bereichen, die vollständig mit Radar abgedeckt sind, nicht den Überblick verliert. Die Daten kennen Millionen von Smartphone-Benutzern durch die populäre App „Flightradar“, die genau solche Daten sammelt und aufbereitet. Für den RTL-SDR steht hierfür zum Beispiel die Software „Planeplotter“ zur Verfügung.

Soweit es um den Sprechfunk geht, gilt die Software #SDR als der Quasi-Standard für RTL-SDRs. Mit ihr lassen sich alle Frequenzen abstimmen und alle gängigen Betriebsarten abhören. Die Software lief mit jedem getesteten Rechnern mit 64-Bit-Betriebssystem (Windows 7 und Windows 8.1) einwandfrei.

Hardware-Voraussetzungen

Das bringt uns zu den Hardwarevoraussetzungen. Der USB-Empfänger pumpt ein breites digitalisiertes Frequenzspektrum in Form von einzelnen Samples in den Rechner. Der „8 Bit I/Q“-Ausgang des RTL-Chips schafft theoretisch bis zu 3,2 Millionen Samples; ohne Signalverluste lassen sich zwischen 2 und 2,5 Millionen Samples verarbeiten. Die Datenflut reicht aus, um 2 Megahertz des Funkspektrums simultan zu übersehen. Mit Programmen wie SDR-j und #SDR ist ein Core-Duo-Prozessor mit 2 GHz und 4 GB RAM in der Spitze immerhin zu 60 % ausgelastet. Das ist also durchaus anspruchsvoll. Netbooks mit Atom-Prozessoren, egal ob mit einem oder zwei Rechenkernen, sind da an der Grenze des Machbaren, aber in Foren gibt es immer wieder Nutzer, die einen RTL-SDR mit einem Netbook ans Laufen bekommen haben wollen.

Empfangspraxis

Für DAB+ versuchten wir uns an der SDR-J-Software. Sie wirkt auf den ersten Blick recht kompliziert, erlaubt aber das manuelle Abstimmen der DAB-Kanäle im Band III und zeigt recht prominent das Signal-Rauschverhältnis an. Erst wird das Ensemble eingelesen und der Ensemble-Name eingeblendet, dann folgt die Programmliste, aus der man sich einen Sender aussuchen kann, der dann dekodiert wird. In der Praxis funktionierte der DAB-Empfang an unseren Desktop-Rechner mit „AMD Athlon II X 215“-Doppelkernprozessor problemlos. Mit einem Doppelkern-Notebook Intel CoreDuo 2.0 GHz konnte sich die Software unter Windows 8.1 nicht sofort anfreunden. Sie stürzte immer wieder ab und verweigerte die Audio-Dekodierung mit der Fehlermeldung, das nicht genug Audio-Samples des Sticks verarbeitet werden konnten. Trotz Signal-Rauschabständen von 25 und 27 dB führte dies zu einer abgehackten Wiedergabe. Einen leistungsstarken Rechner mit guter Soundkarte vorausgesetzt, bietet sich die Software an, wenn es darum geht die ideale DAB-Antenne zu finden. So erlebten wir ein blaues Wunder, als wir eine verstärkende DVB-T-Antenne einsetzen wollten. An den starken Ensembles wurde der Empfang mit Verstärkung schnell schlechter, weil der Empfänger übersteuert. An schwach einfallenden Ensembles konnte die elektrische Verstärkung auch nichts positives ausrichten, weil das Signal-Rauschverhältnis sich nicht verbessern ließ.

Hinzu kommt, dass sowohl der Tuner als auch der RTL-Chip über eine Verstärkungsregelung verfügt. Hier muss man ausprobieren, mit welcher Kombination man das beste Ergebnis erzielt. Im Test hat es sich bewährt, die automatische Verstärkung abzuschalten und je nach Antenne entweder das Signal einige Dezibel abzuschwächen oder aber ein paar Dezibel Verstärkung drauf zu geben.

In der Kommandozeilenbox von SDR-J kann man beim NRW-Ensemble unter anderem sehen, dass der WDR viele Sender auf 88 kBit/s ausstrahlt. Diese Datenrate ist im DAB-Standard eigentlich nicht spezifiziert. Standardkonform wären 72 kbit oder eben 96 kbit.

An der UKW-Anwendung von SDR-j können Nutzer vieles falsch machen. So gibt es eine Einstellmöglichkeit für die Entzerrung. Beim Senden des UKW-Signals werden hohe Frequenzen angehoben und Bassanteile abgesenkt. Beim Empfang wird der Effekt durch eine Zeitkonstante rückgängig gemacht. In Europa sind das 50µS, in den USA 75µS. Eine falsche oder fehlende Einstellung führt zu einer hellen krächzigen Wiedergabe. Auch in der Bedienung der Grundfunktionen wirkt der kleine FM-Receiver sperrig. Immerhin lässt die Bedienungsanleitung keine Wünsche offen.

Bei der Bedienung hat die Software #SDR klare Vorteile. Einfache Bedienung, automatische Entzerrung, leichte Veränderung der Filterbreiten und ein brauchbar ansprechendes RDS-Modul. Dazu muss man wissen, dass das RDS-Signal mit einem vergleichsweise schwachen Pegel mitgeschickt wird. Ein leichtes Rauschen reicht aus, um das RDS-Signal unlesbar zu machen.

#SDR passt die Abstimmschritte automatisch dem Frequenzbereich an und wählt für jede Betriebsart eine passende Filterbandbreite aus - und all das lässt sich jederzeit manuell ändern. Zusätzlich bietet #SDR das Erstellen von Kanal- und Favoritenlisten und viele zusätzlich installierbare Funktionsmodule, darunter ein Modul, welches den automatischen Suchempfang ermöglicht und aus den RTL-SDR einen regelrechten Funkscanner macht. Insgesamt macht sich die Kombination aus SDR# mit DVB-T-Antenne im VHF-Bereich von 80 bis 200 MHz ganz gut.

Dynamikprobleme: berüchtigt, aber kaum belegt

Bei allen Empfangsversuchen erwies sich immer die Antenne als qualitätsbestimmendes Element. Schlecht abgestimmte Antennen brachten zu wenig Signal, mechanisch große, genau abgestimmte Antennen brachten zum Teil Übersteuerungseffekte mit sich. All dies gibt Hinweise darauf, dass der Dynamikumfang eines solchen RTL-SDR nicht sonderlich groß sein kann. Die Spanne zwischen den schwächsten hörbaren Signal bis zum Stärksten sauber empfangbaren Signal ist also knapp bemessen. Deshalb sind unter Funkfreunden solche RTL-SDR-Lösungen nicht selten als rein experimentelles Spielzeug gebrandmarkt. Wer aber für einen Bereich eine gute Antenne gefunden hat, schwört auf diese Billiglösung. Youtube-Videos befeuern diesen Zank bestens: Zum Beispiel das Video eines Funkamateurs der eine vertikale Standardantenne verwendet und zeigt, dass ein weit teurerer USB-Empfänger (Funcube ca. 200 Euro) beim Empfang von Sat-Signalen nicht mehr Signal bringt, als ein RTL-SDR (siehe weiter unten).

In der Literatur werden Schätzungen zum Dynamikumfang des RTL-SDR von 40 bis 45 dB abgegeben. Das erklärt unsere Beobachtungen der schmalen Balance zwischen kein Signal und zu viel Signal. Dr. Simon Schrödele hat einmal versucht der Dynamik des RTL-SDR, durch Messungen auf den Zahn zu fühlen. Er bescheinigt seinem RTL-Stick mit RT 820 Tuner eine hohe Empfindlichkeit bis 1500 MHz und – man höre und staune – einen nutzbaren Dynamikbereich von 93 dB bei 15 dB über Rauschen. Das ist ein Wert mit dem sich gut Leben lässt, wie auch das erwähnte Youtube-Video von MegaOscar zum Sat-Empfang im Vergleich zum Funcube glauben macht.

Welche Antenne verwenden

Die Antwort auf diese Frage müssen wir an dieser Stelle vertagen. Bislang haben wir DVB-T-Antennen mit und ohne Verstärker im Einsatz. Der Test einer HB9CV für 2 Meter steht noch aus und auch einer Scanner-Breitbandantenne DX-Stick Maxi wollen wir noch einen Versuch geben. Vor allen Dingen sollen die Antennen im Außenbereich positioniert werden.

RTL-SDR im Detail

Im Inneren des Noxon-Sticks, aber auch zahlreichen anderen für den TV-Empfang ausgelegten USB-Empfängern verrichtet ein Chipsatz mit der Bezeichnung Realtek RTL2832U seinen Dienst. Er beinhaltet das HF-Frontend, die Verstärkung, den COFDM-Demodulator, der für DVB-T und DAB benötigt wird und mischt das Eingangssignal herunter. UKW, DAB und DVB-T werden von der Hardware gleich mit unterstützt. Der zweite Baustein in diesen USB-Sticks ist ein Tunerchip, der das Frontend steuert und für die Frequenzabstimmung zuständig ist. Zu Beginn stand der Tuner Elonics E 4000 im Zentrum des Interesses. Der bringt den RTL-Chip dazu, Frequenzen zwischen 52 MHz und etwas über 2000 MHz abzustimmen, mit einer kleinen Abstimmlücke zwischen 1100 und 1250 MHz. Als der Tuner-Baustein nicht mehr verfügbar war, setzten die Entwickler andere Tuner ein, zum Beispiel Fitipower FC 0013 beim Noxon-Stick. Der Tuner startet schon bei 22 MHz und nimmt noch das L-Band bis 1500 MHz mit. Aktuell ist der RT 820 von Rafael Micro mit einem Frequenzbereich zwischen 24 MHz und 1766 MHz am stärksten verbreitet. Die Gerätegattung wird RTL-SDR genannt. RTL bezieht sich auf den HF- und Decoder-Chipsatz und SDR steht für Software Defined Receiver, also einen Empfänger, dessen Eigenschaften im Wesentlichen durch Software bestimmt wird. Eine Liste der geeigneten DVB-T-Sticks mit RTL2832-Chipsatz findet man bei reddit.com.