Goerrisch, Dieter - Stoersender Von VHF Bis Mikrowelle (Franzis 2004, DIN A5 Reformat by Steelrat)

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2004 Franzis Verlag GmbH, 85586 Poing

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bei den Produktbezeichnungen im Wesentlichen den Schreibweisen der Hersteller.

Satz: Fotosatz Pfeifer, 82166 Grfelfing

art & design: www.ideehoch2.de

Druck: Legoprint S.p.A., Lavis (Italia)

Printed in Italy

ISBN 3-7723-4019-9

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Vorwort

Nach einer Welle von Viren, Wrmern und trojanischen Pferden auf unseren Computern

stellen Strsender mglicherweise die nchste Bedrohung unseres technologischen Um-

feldes dar. Drahtlos arbeitende Zutrittssysteme, per Funk abgefragte Preisetiketten oder

GPS-gesttzte Mautsysteme sind lohnende Ziele fr die Hacker der Zukunft. Man sollte

bei aller Technikbegeisterung daher den Bezug zur Realitt wahren, schon jetzt erschei-

nen uns die letzten Errungenschaften wie Internet und E-Mail nicht mehr besonders ver-

trauenswrdig. Wo viele Mglichkeiten warten, da lauern eben auch viele Gefahren!

Das vorliegende Buch soll Mglichkeiten und Geheimnisse rund um das Thema Str-

sender lften. Es zeigt, dass solche Gerte keinesfalls nur ein Werkzeug von Geheim-

diensten sind, sondern auch von Spavgeln und Kriminellen, aber auch zu unserem

Schutz eingesetzt werden knnen. Zahlreiche Schaltungsbeispiele fhren in die grundle-

gende Technik von UKW-Stroszillatoren kleiner Leistung ein, was aber nicht als Auf-

forderung zum Bau und Betrieb von Strsendern verstanden werden sollte! Nachhaltige

und vorstzlich verursachte Funkstrungen werden vom Gesetzgeber keinesfalls nur als

Unfug gewertet, besonders wenn die Sicherheit von Menschen auf dem Spiel steht!

Nachfolgendes Bild zeigt den Autor in den frhen 60er Jahren an seinem Schreibtisch.

Sogar ein erster Zuhrer hat sich bereits eingefunden.

Abb. 0.1 Privat Dieter Grrisch (www.goerrisch.de)

PS: Dieses Buch widme ich meiner Mutter Lotte Grrisch, die im November 2002 ei-

nem Krebsleiden erlag und meinen Vater nur um zwei Jahre berlebt hat.

xxxxxxxxxxxxxxxxxxxx Inhalt xxxxxxxxxxxxxxxxxxx

Inhalt

Vorwort ............................................................................................................................ 3

Inhalt ................................................................................................................................ 4

Einleitung ......................................................................................................................... 7

Theoretische Grundlagen ................................................................................................. 9

2.1 Grundlegende Eigenschaften elektromagnetischer Schwingungen ........................ 9

Reflexionen und Mehrwegeempfang ..................................................................... 12

2.2. Strprinzipien ...................................................................................................... 12

Punktstrung .......................................................................................................... 12

Bandstrer .............................................................................................................. 13

Rauschgeneratoren ................................................................................................. 14

Intelligente Strverfahren....................................................................................... 15

RFID-Strer ........................................................................................................... 15

Strsender in der Praxis ................................................................................................. 17

3.1 Beispiele gezielt ausgefhrter Funkstrungen ...................................................... 18

Funkalarmanlage .................................................................................................... 18

Kfz-Funkschlssel .................................................................................................. 20

Geschwindigkeitsberwachung .............................................................................. 21

Industrie-Fernsteuerungen ...................................................................................... 22

Funktelefone (Handys) ........................................................................................... 23

Funkrelais............................................................................................................... 26

Drahtlose Videoberwachungsanlagen .................................................................. 27

GPS-Satellitennavigationsempfnger ..................................................................... 28

TEMPEST .............................................................................................................. 30

Schutz vor ferngesteuerten Bomben....................................................................... 30

3.2 Beispiele fahrlssiger Funkstrungen .................................................................. 31

Kabelfernsehen ...................................................................................................... 31

Netzgerte und Computer ...................................................................................... 32

Halbleiterschaltungen .................................................................................................... 34

4.1 Oszillatoren .......................................................................................................... 34

POS-Module .......................................................................................................... 35

VCO-Module von MAXIM ................................................................................... 37

Stromversorgung von 3-Volt-Schaltkreisen ........................................................... 38

Oszillatoren ausgemusterter Empfangstuner verwenden ........................................ 39

4.2 Steuergeneratoren................................................................................................. 40

Manuelle Abstimmung ........................................................................................... 40

Steuergenerator mit XR2206 .................................................................................. 42


Intelligente Steueroszillatoren ................................................................................ 47

4.3 Hf-Verstrkerstufen .............................................................................................. 48

MMIC-Breitbandverstrker .................................................................................... 48

Resonanzgekoppelte Verstrker ............................................................................. 50

Hybridmodule......................................................................................................... 51

Antennen -Breitbandverstrker............................................................................... 56

4.4 Fertige Sendemodule ............................................................................................ 57

Strsender mit Rhrenoszillatoren ................................................................................. 59

5.1 Rhrenoszillator mit ECC81 ................................................................................ 59

5.2 Leistungs-Gegentaktoszillator mit QQE3/12 ........................................................ 61

5.3 Problem Rhren-Spannungsversorgung ............................................................... 63

5.4 Der Rhrenoszillator in Betrieb ............................................................................ 66

5.5 Mechanisches Wobbeln des Rhrenoszillators zur Bandstrung: ........................ 67

High Energy Radio Frequency (HERF) ......................................................................... 69

6.1 Magnetrons ........................................................................................................... 69

6.2 Magnetrons als (Zer-)Strsender? ........................................................................ 74

6.3 Impulsmodulation ................................................................................................. 75

Magnetron als leistungsstarker Mikrowellenpulser ................................................ 78

Impulsmodulator mit Funkenstrecken als Hochspannungsschalter ........................ 79

6.4 Mikrowellen als Waffe fr Polizei und Militr? ................................................... 81

Spezielle Strverfahren .................................................................................................. 83

7.1 Funkensender ....................................................................................................... 83

7.2 Rauschgeneratoren ............................................................................................... 84

7.3 Intelligenter Strsender ........................................................................................ 85

Modifikation des Zhlers fr einen Streinsatz ...................................................... 88

7.4 PC-gesteuerter Strsender .................................................................................... 88

Messgerte und Tipps ..................................................................................................... 89

8.1 Schaltungsaufbau ................................................................................................. 89

8.2 Hf-Messtechnik .................................................................................................... 89

Oszillograph ........................................................................................................... 90

LCR-Messgert ...................................................................................................... 91

Hochfrequenztastkopf (Schtzeisen") ................................................................... 92

Prflampe ............................................................................................................... 93

50 Ohm-Abschlusswiderstnde (Dummy).............................................................. 93

Digitales Leistungsmessgert ................................................................................. 95

Frequenzzhler ....................................................................................................... 95

Grid-Dip-Meter ...................................................................................................... 97

Spektrumanalyzer ................................................................................................... 97

Breitbandempfnger (Scanner) ............................................................................... 98

Stehwellenmessgerte ............................................................................................ 99

Hochspannungstastkopf ........................................................................................ 101


Antennen ...................................................................................................................... 102

9.1 Frequenzbereich ................................................................................................. 102

9.2 Punkt- oder Bandstrung.................................................................................... 103

9.3 Richt- oder Rundstrahler .................................................................................... 104

9.4 Kombinierter Antennenbetrieb ........................................................................... 104

9.5 Praxisbeispiele von Antennen: ........................................................................... 104

Duoband-Fahrzeugantenne .................................................................................. 104

Breitband Disconeantenne ................................................................................... 105

Breitband Richtantenne ........................................................................................ 106

Monoband Quadantenne fr Mikrowellen ........................................................... 107

GSM-Magnetfussantenne ..................................................................................... 107

Breitband Hornantennen ...................................................................................... 108

GPS-Antennen ..................................................................................................... 111

Anhang ......................................................................................................................... 112

10.1 ISM-Frequenzbereiche: .................................................................................... 112

10.2 Bezugsquellen: ................................................................................................. 113

10.4 Datenbltter: ..................................................................................................... 113

xxxxxxxxxxxxxxxxx Einleitung xxxxxxxxxxxxxxxxxx

Einleitung

Der Begriff Strsender" (engl. Jammer") wird seit jeher mit unglaublichen Geschich-

ten und Verschwrungstheorien verbunden. Kaum jemand kennt eigentlich die ver-

schiedenartigen Facetten dieses Themas.

Ob eine Sendeeinrichtung als Strsender bezeichnet werden darf, hngt nicht zuletzt

auch von den Absichten seines Eigentmers ab. Als Beispiel sei hier der Mittelwellen-

sender Osterloog in Ostfriesland genannt. In den 30er Jahren als Mittelwellen-Grund-

netzsender fr das damalige Deutsche Reich gebaut, diente er in den nachfolgenden

Kriegsjahren gleichermaen als Rundfunksender, Strsender und Peilbake fr zurck-

kehrende deutsche Bombenflugzeuge (bis heute ermglichen die in alle Flugzeuge

eingebauten NDB-Peilempfnger brigens die Navigation mit Hilfe gewhnlicher Mit-

telwellen-Rundfunksender). Natrlich kann man jeden Rundfunksender auch als Str-

sender gegen andere Rundfunksender einsetzen. Oft gengt der Austausch einer einzi-

gen Baugruppe (sog. Wobbeleinschub") innerhalb der Sendeanlage und der Rundfunk-

sender wird zum Strer. Strungen knnen aber auch mit regulren Radioprogrammen

bewusst verursacht werden: So wurde der Empfang von RIAS-Berlin bis 1978 von

Rundfunksendern der DDR gestrt, sie wurden frequenzmig einfach knapp neben die

RIAS-Frequenz gesetzt und strahlten ein ganz gewhnliches Rundfunkprogramm aus.

Der Empfang der RIAS-Sendungen in der DDR war damit weitgehend unterbunden.

Somit ist es also keinesfalls nur eine Frage der Technik, ob ein Sender zum Vor- oder

Nachteil seines Hrers" betrieben wird. Allerdings gibt es auch reinrassige Strsender,

die ausschlielich fr diesen Zweck gebaut werden und eine Nutzung zur Kommunika-

tion gar nicht erst zulassen.

Die zahlenmig meisten Streinrichtungen besitzt und betreibt das Militr. Damit

werden im Ernstfall die gegnerische Kommunikation, Radareinrichtungen und Waffen-

systeme gestrt. Die grte, jemals bekanntgewordene militrische Einzelaktion war der

Abwurf von sog. Aluminiumstreifen im Rahmen der folgenschweren Bombardierung

Hamburgs im Juli 1943. 92 Millionen dieser Streifen wurden von den britischen Flug-

zeugen abgeworfen und blendeten" die deutschen Funkmessgerte. ber 50.000 Schuss

der Flak gingen ins Leere, nur drei Zufallstreffer wurden erzielt! Parallel zu kriegeri-

schen Auseinandersetzungen luft meist eine Propagandaschlacht an, in deren Verlauf

die mediale Infrastruktur (TV- und Rundfunksender) des Gegners ganz ausgeschaltet

oder zumindest nachhaltig gestrt wird. Als Beispiel sei hier der Irak-Krieg genannt. Die

amerikanischen Truppen schalteten zunchst die gegnerischen Sendeanlagen aus und

strahlten dann eigene Programme ber dem Irak ab. Propagandasendungen (Radio und

TV) wurden teilweise ber Sender ausgestrahlt, die in groen Flugzeugen eingebaut,

xxxxxxxxxxxxxxxxx Einleitung xxxxxxxxxxxxxxxxxx

stundenlang im Luftraum ber dem Irak kreisten. Daran kann man den groen Aufwand

erkennen, der heute von den Militrs in der elektronischen Kriegsfhrung" betrieben

wird.

Ganz neue Aspekte treten in Zusammenhang mit der weitverbreiteten Konsumelektronik

zu Tage. Drahtlose Anwendungen sind heute ganz selbstverstndlich geworden. Handys,

drahtlose Kfz-Funkschlssel oder Funkfernsteuerungen gehren zum Inventar eines je-

den Haushaltes. Hier erffnen Strsender vllig neue Mglichkeiten, fr groben Unfug

und fr Kriminelle!

Die nachfolgenden Kapitel ermglichen einen Einblick in die Technik, Einsatz und die

grundlegende Problematik beim Einsatz von Strsendern. Zahlreiche Schaltungen bieten

einen Eindruck aktueller Schaltungstechnik.

An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass der Betrieb von Sendeeinrichtungen

in jedem Staat grundstzlich gesetzlich geregelt ist. Beachten Sie daher die in Ih-

rem Land geltenden Vorschriften. Wer darber hinaus durch seine Aussendungen

das ffentliche Leben und die allgemeine Sicherheit gefhrdet, macht sich in be-

sonderem Mae strafbar! Nachbau und Betrieb der angegebenen Schaltungen ge-

schieht auf eigenes Risiko und eigene Gefahr. Experimente mit hohen Spannungen

und Hf-Ausgangsleistungen bergen ein erhebliches gesundheitliches Risiko fr An-

wender und Mitmenschen. Auf Versuche mit Magnetrons muss aus Sicherheits-

grnden generell verzichtet werden!

2 Theoretische Grundlagen x

Theoretische Grundlagen

Alle Theorie ist grau und dennoch notwendig. Gerade zum Thema Funkwellen herr-

schen die abenteuerlichsten Vorstellungen und die in den letzten Jahren angelaufenen

Diskussionen zum Thema Elektrosmog haben auch nicht gerade zur Versachlichung

beigetragen.

2.1 Grundlegende Eigenschaften elektromagneti-

scher Schwingungen

Ein elektronischer Schwingungserzeuger (Oszillator) erzeugt zunchst einmal eine

Wechselspannung einstellbarer Frequenz. Dadurch kommt es zum zyklisch wechselnden

Stromfluss in seinem Schwingelement (Spule, Quarz, dielektrischer Resonator dgl.).

Wird der so erzeugte hochfrequente Wechselstrom in eine (mglichst resonante) Anten-

ne eingespeist, entsteht dort ein elektromagnetisches Wechselfeld, das sich abschnrt

und in einiger Entfernung noch wirkt. Die Reichweite dieses elektromagnetischen Kraft-

feldes hngt von verschiedenen Dingen ab:

- Sendeleistung des Oszillators/Senders

- Freiraumdmpfung und Effekte (Reflexionen, Abschattung dgl.)

Wie das nachfolgende Diagramm zeigt, nimmt die abgestrahlte Sendeleistung mit dem

Abstand zur Sendeantenne sehr schnell ab!

Abb. 2.1 Feldstrkeverlauf Whrend sich in unmittelbarer Umgebung der Sendeantenne sogar Energie bertragen

lsst (RFID-Chips gewinnen aus dieser hohen Feldstrke ihre Betriebsspannung!), ist in


einigen Metern Abstand von der eingespeisten Sendeleistung nur noch ein winziger

Bruchteil brig geblieben. Einerseits verteilt sich die Sendeleistung mit wachsendem

Abstand in ein immer grer werdendes Raumvolumen, andererseits tragen Luftmolek-

le und Wasserdampf zustzlich zur Dmpfung der elektromagnetischen Felder bei. Das

bedeutet aber auch, dass in unmittelbarer Nhe der Sendeantenne sehr groe Feldstrken

herrschen, die sich kaum durch einen weiter entfernten Strsender berdecken lassen.

Ohne die Bercksichtigung der verwendeten Antennen gilt die Formel:

Freiraumdmpfung [dB] = 32,45 + 20 log d [km] + 20 log f [MHz] d. h. mit steigender Frequenz und steigender Entfernung wird die Dmpfung immer

hher, die bertragene Hf-Leistung zum Empfangsort immer kleiner.

Die Freiraumdmpfung bewirkt schlielich, dass sich die Sendeenergie in einer be-

stimmten Entfernung schlielich ganz aufgezehrt hat, der Sender ist dann nicht mehr

empfangbar. In der Praxis kann man die unvermeidliche Signaldmpfung durch erhhte

Sendeleistung wieder ausgleichen, wie nachfolgendes Beispiel zeigen wird. Doch hier

sind Grenzen gesetzt, ein Sachverhalt der in ganz besonderem Mae bei Strsendern

deutlich wird.

Beispiel:

Eine ISM-Funkanwendung mit einer Leistung von 1 mW Sendeleistung auf 433 MHz,

erzeugt in einem Abstand von 50 Metern einen Pegel von -79 dBm am Empfnger. Um

am Empfangsort den gleichen Signalpegel aus einer Entfernung von 2 km zu erzeugen,

sind bereits 16 mW Sendeleistung erforderlich! Bei einer Entfernung von 5 km sind es

bereits 100 mW!

Abb. 2.2 Pegelvergleich 1

Drastischer werden die Unterschiede, wenn zwischen einem der Sender und dem Emp-

fnger kein nennenswerter Abstand besteht. Das ist tgliche Praxis bei Anwendung der


weitverbreiteten Kfz-Funkschlssel. Erst unmittelbar am Fahrzeug wird der Funkschls-

sel bettigt, der Abstand zum Fahrzeug betrgt oft nur wenige Meter. Im nachfolgenden

Pegelplan erzeugt der Sender 1 mW, in 5 Metern Entfernung einen Empfangspegel von -

39 dBm, die Streckendmpfung ist also sehr gering. Um den gleichen Pegel zu erzeu-

gen, sind in 500 Metern Entfernung 10 Watt und in 2 km bereits 200 Watt an Hf-Leis-

tung erforderlich.

Abb. 2.3 Pegelvergleich 2

Man erkennt deutlich, welchen Stellenwert die Entfernungen zwischen Sender und Em-

pfnger haben.

Das sind natrlich rein theoretische berlegungen, ohne Bercksichtigung von zustzli-

chen Hindernissen im Funkweg, Reflexionen und den Einfluss richtstrahlender Anten-

nen.

Um einen nachhaltigen Strerfolg zu erzielen, muss der Strsender zudem einen deut-

lich strkeren Pegel am Empfnger erzeugen als das Nutzsignal. Nur dann wird das

Nutzsignal sicher zugedeckt" und unwirksam. Wie gro dieser Pegelabstand zwischen

Nutz- und Strsignal tatschlich sein muss, ist ein Erfahrungswert. Geht man von 20 dB

Pegelabstand aus, liegt man auf der sicheren Seite. Leider ist das in der Praxis nicht

immer erreichbar.

Obiges Beispiel zeigt auch, dass der Einsatz eines Strsenders grundstzlich umso effek-

tiver ist, je nher er am Empfnger positioniert ist. Eine Erhhung der Strleistung

gleicht die wachsende Entfernung nur sehr uneffektiv aus! Es kann also durchaus auch

Sinn machen, mehrere Strsender kleiner Leistung in unmittelbarer Umgebung der Em-

pfnger zu platzieren. Der Empfang des RIAS-Rundfunksenders wurde auf dem Gebiet

der DDR zeitweise mit zahlreichen, rtlich verteilten 50 Watt-Mittelwellensendern ge-

strt. Eine weitere Mglichkeit besteht darin, Strsender mit Richtantennen auszustatten

und so den Feldstrkepegel am Empfangsort wirksam zu steigern.


Reflexionen und Mehrwegeempfang

Speziell auf kurzen Wellenlngen (>30 MHz) wirkt sich noch ein weiterer Effekt beson-

ders aus, der hier kurz angesprochen werden soll. Das Sendesignal erreicht den Empfn-

ger in der Praxis nicht nur auf dem direkten Wege, sondern auch ber Reflexionen (bei-

spielsweise an Husern oder Bergen). Durch diese Umwege bedingt, kommt das reflek-

tierte Sendesignal mit einiger Verzgerung beim Empfnger an und berlagert sich mit

dem direkt empfangenen Sendesignal. Unter bestimmten Bedingungen (180 Grad-Pha-

senverschiebung der beiden Signale) kann es hier zur Signalauslschung (Fading) kom-

men. Das macht sich in der Praxis durch flackernde Feldstrken bemerkbar. Schlimm-

stenfalls kommt es geographisch bedingt sogar zur Ausbildung eines stehenden Wellen-

feldes und der Sender ist trotz guter Feldstrke an bestimmten Positionen gar nicht mehr

zu empfangen. Diesen Fall erlebt man oft im Kraftfahrzeug, wenn beim Anhalten der

empfangene UKW-Sender pltzlich im Rauschen untergeht. Rollt man einige Meter

weiter, ist der Sender wieder glasklar empfangbar. Das bedeutet fr einen Strsender,

dass er unter beschriebenen Umstnden trotz ausreichender Sendeleistung am Zielort

nicht empfangbar ist. Dann hilft nur ein Positionswechsel.

2.2. Strprinzipien

Die Aufgabe eines Strsenders ist es schlichtweg, am Empfnger ein strkeres Anten-

nensignal zu erzeugen als der Nutzsender. Dann kommt es zur Beeintrchtigung oder

vlligen Unterdrckung des Nutzsignales. Die mindestens erforderliche Sendeleistung

des Strsenders ist von zahlreichen Faktoren abhngig, wobei im Zweifel immer die

Formel viel Leistung hilft viel" gilt. Die Arten der Strung sind unterschiedlich und

hngen vom Angriffsziel" ab. Grundstzlich kann jede drahtlose bertragung gestrt

werden, egal ob Rundfunkprogramme, Sprechfunk oder digital codierte Daten. Whrend

Strungen klassischer Betriebsarten (AM oder FM) fr den Hrer mehr oder minder

hrbar sind, reagieren digitale bertragungen unterschiedlicher. Intelligente Funksyste-

me versuchen die Strung durch Kanalwechsel zu umgehen, was sich beispielsweise

durch lautes Knacken im Lautsprecher bemerkbar macht. Auch extrem breitbandige

bertragungsverfahren (Spread Spectrum-Technik), wie sie u. a. vom GPS-Navigations-

system verwendet werden, sind keinesfalls so bertragungssicher, wie immer behauptet

wird.

Punktstrung

Bei der Punktstrung handelt es sich um die effektivste Art der Beeinflussung, die auch

auf grere Entfernung zum Empfnger eingesetzt werden kann. Bei altgedienten Fun-

kern ist sie unter der Bezeichnung Trgern" bekannt und berchtigt. Das Strsignal

wird dazu genau auf das Nutzsignal gelegt, die Frequenzbandbreite des Strers muss

grer sein als die des Nutzsignals. Eine klassische Anwendung ist beispielsweise die


Strung eines AM-Rundfunksenders. Der Strsender wird mit seiner Frequenz genau

auf die Arbeitsfrequenz des Radiosenders gesetzt. Ist der Strsender ausreichend stark,

wird der Radiosender am Empfangsort stark gestrt. In der Praxis ist das allerdings nicht

ganz so einfach. Da bei Amplitudenmodulation die Empfangsfeldstrke von der Modu-

lation abhngig ist, hrt man das Nutzsignal immer wieder durch". Auch durch Fading

(physikalisch bedingte Signalschwankungen durch Laufzeitunterschiede der Funkwel-

len) wird eine dauerhafte und vollstndige Signalberdeckung schwierig. Daher wendete

man in der Vergangenheit zahlreiche Tricks an: Auf Mittel- oder Kurzwellen setzte man

den Strsender gelegentlich nicht direkt auf das Nutzsignal, sondern knapp daneben, da-

durch entsteht im Empfnger ein starkes Interferenzpfeifen der beiden AM-Trgersig-

nale. Um die volle Bandbreite des Nutzsenders zu berdecken, wird der Strsender spe-

ziell moduliert oder gewobbelt (engl. to wobble = taumeln, schwanken). Die Strsen-

dermodulation muss so erfolgen, dass der gestrte Nutzsender in seiner gesamten Band-

breite voll berdeckt wird. In der Praxis ist das nicht immer leicht zu lsen. Das men-

schliche Gehr ist nmlich durchaus in der Lage, die charakteristische Stimme einer

Person aus einer Geruschkulisse herauszuhren. Art und Qualitt der Strsendermodu-

lation sind daher von entscheidender Bedeutung fr den Strerfolg. Whrend des letzten

Krieges wurden von der damaligen Reichsrundfunkgesellschaft sogar Volksgemurmel-

Schallplatten" zum Strsendereinsatz erstellt, da dieses Stimmengewirr das menschliche

Gehr ziemlich berfordert. Bei frequenzmodulierten Aussendungen ist die Situation

etwas einfacher, hier kommt der sog. Wegdrckeffekt" zum Tragen. Da frequenzmodu-

lierte Sender unabhngig von ihrer Modulation immer mit ihrer vollen Leistung senden,

ist ein Durchhren" des gestrten Nutzsignales kaum mglich.

Besonders wirksam und gefrchtet ist die Punktstrung auf Eingabefrequenzen von sog.

Funkrelais. Diese Einrichtungen werden hierzulande von Behrden und Amateurfunkern

in groer Anzahl eingesetzt. Wird ein Funkrelais durch einen Strtrger auf seiner Ein-

gabefrequenz gestrt, ist es fr alle anderen Funkteilnehmer nicht mehr benutzbar und

der komplette Funkverkehrskreis erfolgreich blockiert.

Zur Punkstrung eignet sich grundstzlich jeder Oszillator (mit entsprechender Fre-

quenzstabilitt) oder handelsbliche Funkgerte. blicherweise ist die Bandbreite eines

Funkgertes durch schaltungstechnische Manahmen auf Normwerte begrenzt und fr

Streinstze ggf. auf grere Bandbreiten zu modifizieren.

Bandstrer

In vielen Anwendungsfllen sind die Arbeitsfrequenzen der Nutzsignale nicht vorher

bekannt. Soll beispielsweise das ferngesteuerte Znden einer Autobombe verhindert

werden, lsst sich die dazu benutzte bertragungsfrequenz bestenfalls abschtzen. Man

ist also gezwungen, alle dafr in Frage kommenden Frequenzen (oder Frequenzbnder)

zu stren. Das bewerkstelligt man so, dass ein oder auch mehrere Strsender zyklisch


zwischen zwei Eckfrequenzen hin- und herwandern. Die wirksame Strleistung wird

dabei natrlich ber einen weiten Frequenzbereich gestreut" und wirkt entsprechend

schwcher. Wird ein Strsender mit einer Ausgangsleistung von 300 Watt ber einen

Frequenzbereich von 1 bis 550 MHz gewobbelt, betrgt die erzeugte Strleistungsdichte

nur noch 0,5 Watt/MHz und ist damit wesentlich schwcher als bei einer Punktstrung!

Diesen unvermeidlichen Effekt kann man auch durch hhere Sendeleistung kaum aus-

gleichen, weshalb Bandstrer nur im Nahfeld echte Wirkung zeigen. Dennoch werden

Bandstrer zur Prvention gerne eingesetzt, auch wenn darber hinaus noch zahlreiche

weitere Probleme mit der Frequenzbandbreite von Verstrker und Antennen auftreten.

Denn auch Endstufen und Antennen haben nur einen eingeschrnkten Arbeitsfrequenz-

bereich. Somit kann eine wirksame Bandstrung ber einen weiten Frequenzbereich

eine echte Materialschlacht" werden.

Sender zur Bandstrung mssen in ihrer Arbeitsfrequenz schnell verstimmbar sein, was

am besten ber einen VCO-Steuerspannungseingang funktioniert. Moderne Funkgerte

steuern ihre Oszillatoren vielfach ber interne Datenschnittstellen an (beispielsweise

I2C-Bus) und sind damit fr Wobbelbetrieb nicht geeignet. Die Datenbertragung ist

einfach zu langsam, auch die weitverbreiteten externen Datenschnittstellen (CI-5 von

Icom) eignen sich dafr nicht!

Ein ganz wesentlicher Punkt ist die Wobbelfrequenz, d. h. wie schnell luft der Trger

des Strsenders ber das Band. Ist er zu langsam, knnen Nutzsignalanteile zum Emp-

fnger durchkommen, was den Strerfolg in Frage stellt. Die Frequenz des Steueroszil-

lators darf also nicht zu langsam sein. Andererseits gibt es Randeffekte, die sich ggf.

nutzen lassen: Zahlreiche Funksysteme lassen sich durch bestimmte Wobbelfrequenzen

besonders gut auer Tritt bringen, das sind allerdings wohlgehtete Betriebserfahrungen.

Rauschgeneratoren

Einen ganz besonderen Fall der Bandstrer stellen Rauschgeneratoren dar. Rauschen

entsteht durch Elektronenbewegungen und ist in den meisten elektronischen Schaltun-

gen ein Schmutzeffekt, den es zu verhindern gilt. Bei einem Rauschgenerator macht

man sich den Effekt aber zunutze und erzeugt so ganz bewusst eine Rauschglocke",

deren Frequenzbereich von hrbaren Anteilen bis in den GHz-Bereich reicht. Der Vor-

teil eines Rauschgenerators ist sein relativ einfacher Aufbau und sein unkomplizierter

Einsatz. Wegen der enormen Frequenzbandbreite ist die erzeugte Strleistungsdichte

und die somit erzielbare Reichweite aber auch entsprechend gering. Da keine Eckfre-

quenzen eingestellt werden knnen, stren Rauschgeneratoren immer das komplette

Frequenzband. Das ist nicht immer erwnscht, gelegentlich bentigt man ein Funkfens-

ter", also ein noch nutzbares Frequenzband fr die Einsatzkrfte. Dennoch kommen

auch Rauschgeneratoren im Nahfeld zum Einsatz, etwa in kleineren Rumlichkeiten

(Zimmer) oder Spezialfllen.


Intelligente Strverfahren

Mit dem Einbau von Mikroprozessoren in die Funktechnik lassen sich wesentlich intel-

ligentere Strverfahren realisieren. Solche Systeme sind in der Lage, Funksignale in

festgelegten Frequenzbndern selbstndig zu erkennen und automatisch zu stren.

Durch kurzzeitiges Abschalten des eigenen Strsignales kann ein intelligenter Strsen-

der das Vorhandensein eines Nutzsignales auch whrend des Strens weiter beobachten.

Mehrere Trgersignale knnen gleichzeitig gestrt, neue Signale entdeckt werden. Das

ist heute unumgnglich, wenn ebenso intelligente Funksysteme gestrt werden sollen.

Hier arbeitet man nmlich sehr gerne mit Frequenzsprungverfahren, d. h. die genutzten

bertragungskanle werden stndig gewechselt und Strungen durch Dritte automatisch

erkannt. Mit Einfhrung intelligenter Funksysteme (ALE" = Automatic Link Establis-

hing, einem automatischen Verfahren, das selbstndig und ohne Funker auskommt)

werden auch die Strverfahren zunehmend komplexer werden.

Als Beispiel fr einen militrischen Strsender sei hier der Strsender 33 - Hummel"

der deutschen Bundeswehr genannt. Er strt einen Frequenzbereich zwischen 1,6 und

512 MHz mit einer Leistung von 1 (optional 2) Kilowatt! Die Anlagen sind in mobilen

Funkkoffern (sog. Shelter") oder in Fahrzeuge eingebaut. Um mit dem Strsender

mglichst auch in Frontnhe arbeiten zu knnen, steht das System auch als Rstsatz fr

den 3-Achs-Transportpanzer Fuchs" zur Verfgung.

RFID-Strer

Die neueste Errungenschaft der Funktechnik sind Transponderchips, kurz RFID (=

Radio Frequency Identification Device). Die Funktion ist einfach zu beschreiben: Gert

ein solcher Chip in das Funkfeld des zugehrigen Abfragesystems, sendet er fest ein-

programmierte Daten zurck. Auf diese Weise lassen sich drahtlose Abfragen schnell

und automatisch erledigen (beispielsweise RFID-Chips als Preisauszeichnungen in

kassenlosen Kaufhusern). RFID-Systeme arbeiten durchweg auf einem der zahlreichen

ISM-Bnder, vorzugsweise auf 13,56 MHz oder 2,54 GHz (neuerdings kommen sogar

Dual-Band Chips zum Einsatz).

Diese Schaltkreise bestehen aus einem berdimensionierten Schwingkreis, einem Sende-

Empfnger (sog. Transceiver) und einem Mikroprozessor. Diese Chips kann man als

Schlfer" bezeichnen, denn sie werden erst in einem elektromagnetischen Feld be-

stimmter Frequenz aktiv. Der Schwingkreis des Chips arbeitet dabei nicht nur als An-

tenne fr Sendung und Empfang der Daten, sondern auch als Energieabsorber. Denn ein

RFID-Chip besitzt keine eigene Energiequelle, sondern bezieht auch seine geringe

Betriebsenergie aus dem elektromagnetischen Feld des Abfragesystems. RFID-Chips

sind so klein, dass sie in Preisschilder oder unter Klebeplaketten Platz finden. Tieren

werden sie unter die Haut gespritzt, als eine Art elektronische Ttowierung zur eindeuti-


gen Identifizierung. Wie soll es auch anders sein, sogar gegen RFID-Abfragesysteme

sind bereits wirksame Abwehrchips" entwickelt worden. In eine Jute-Einkaufstasche

eingenht, behindern sie das Kassensystem beim Abfragen der RFID-Chips in den

Preisauszeichnungen.

Die Strung eines RFID-Chips kann allerdings auch auf andere Art und Weise erledigt

werden. Metallfolien oder Ferritabsorber in unmittelbarer Nhe eines solchen Chips

verstimmen dessen Antenne. Die notwendige Energie- und Funkbertragung zwischen

RFID-Chip und Abfragestation werden dadurch nachhaltig gestrt, der Chip gibt in

diesen Fllen kein Antwortsignal.

Mglicherweise wird es in Zukunft auch aktive Strsysteme gegen RFID-Systeme ge-

ben, die Ladendieben ein Vorbeischmuggeln der Ware an automatischen Kassensyste-

men ermglichen.

3 Strsender in der Praxis

Strsender in der Praxis

Grundstzlich werden Strsender im gesamten elektromagnetischen Spektrum verwen-

det. Die meisten Stranlagen werden im militrischen Bereich eingesetzt. Zur Strung

gegnerischer Radar- und Kommunikationsanlagen steht meist ein ganzes Arsenal ver-

schiedenartigster Strgerte zur Verfgung. Dazu werden die elektronischen Systeme

der potenziellen Gegner bereits Jahre vorher ausgekundschaftet und auf Strmglichkei-

ten untersucht. Die Fernmeldeaufklrung beschrnkt sich also keineswegs nur auf das

Abhren von Sprechfunk oder E-Mails. So wurden an der damaligen Zonengrenze ber

Jahrzehnte hinweg die Empfangssignale russischer Radargerte aufgezeichnet und ge-

speichert. Die elektronischen Fingerabdrcke" eines jeden Gertetyps sind damit be-

kannt, ermglichen Rckschlsse auf deren Funktionsweise und dienen zur Entwicklung

entsprechender Strmanahmen fr den Verteidigungsfall.

Im Zeitalter des globalen Terrorismus verschmelzen zivile und militrische Anwendun-

gen immer mehr. Wer htte frher gedacht, dass ausgerechnet Mobiltelefone als Bom-

benznder eingesetzt werden? Aber auch der ganz normale Brger wird immer hufiger

mit Funktechnik und deren Schwchen konfrontiert, wie die Strungen der Kfz-Funk-

schlssel eindrucksvoll zeigen. Gelegentlich werden auch gewhnliche Gerte der Kon-

sumelektronik zu Strsendern, wie Schaltnetzteile oder Computersysteme. In Wohnan-

lagen werden durch solche Strungen ganze Stockwerke betroffen. Wie einige Beispiele

zeigen, nutzen auch Kriminelle immer hufiger die Schwchen drahtloser Anwendungen

fr ihre Zwecke aus. Eine ganz besondere Rolle spielen dabei die sog. ISM-Frequenz-

bereiche (Auflistung siehe Anhang).

Auf einige ISM-Bnder begann in den letzten Jahren ein wahrer Sturmlauf der Industrie

anzusetzen. Zuverlssige Ausbreitung und Reichweite des 70 cm- und 13 cm-ISM-Ban-

des einerseits und billige Herstellung der dazu erforderlichen Hf-Komponenten anderer-

seits drften wohl die Hauptgrnde fr diese Entwicklung sein. Wie simpel die Technik

ausgefhrt ist, zeigt das nachfolgende Bild. Das Empfangsteil des Funkschalters ist als

sog. Pendelempfnger mit nur einem einzigen Transistor ausgefhrt (der betreffende

Schaltungsteil ist umrandet). Diese Schaltungstechnik stammt aus den 50er Jahren!

Wer das Frequenzspektrum des 70 cm-ISM-Bandes mit einem Breitbandempfnger

(Modulationsart WFM!) lngere Zeit beobachtet, findet hier zahlreiche zyklische Aus-

sendungen unterschiedlichster Bandbreiten und Modulation. Unbeabsichtigte gegensei-

tige Strungen von Gerten, die in diesen Frequenzbereichen arbeiten sind an der Ta-

gesordnung. In sicherheitskritischen Anwendungen lassen sich mit gezieltem Einsatz

von Strsendern Effekte erzielen, die von Kriminellen ausgenutzt werden knnen. Kfz-

Funkschlssel und drahtlose Alarmanlagen stehen dabei im Mittelpunkt.


Abb. 3.1 Drahtloser Funkschalter

3.1 Beispiele gezielt ausgefhrter Funkstrungen

Funkalarmanlage

Als Beispiel hier die Funktion einer drahtlosen Alarmanlage einfacher Bauart: Die de-

zentralen Melder und Sensoren der Alarmanlage sind hier ausschlielich ber das Funk-

signal mit der Alarmzentrale verkoppelt, daher sind sie mit einem leistungsschwachen

Datensender ausgerstet. Spricht also etwa ein im Wohnzimmer installierter PIR-Bewe-

gungsmelder auf einen Einbrecher an, sendet der Melder ein oder mehrere Datentele-

gramme aus. Die Alarmzentrale (etwa im Schlafzimmer untergebracht) ist mit einem

Empfangsmodul ausgerstet und dekodiert dieses Telegramm. Die Alarmzentrale lst

jetzt Alarm aus und kann aus den Daten des Telegramms erkennen, von welchem Mel-

der es geschickt wurde. Die Betriebsfrequenz des Datensenders in den Meldern mit nur

einigen mW Sendeleistung liegt meist im 70 cm-ISM-Band. Der Vorteil einer solchen

Funk-Alarmanlage liegt ausschlielich darin, dass man sich eine umfangreiche Verkabe-


lung spart, denn alle notwendigen Informationen werden ja ber Funk bertragen. Doch

auch genau das ist die grte Schwachstelle: Um eine solche Alarmanlage auszuschal-

ten, gengt bereits ein handelsbliches LPD-Funkgert, das im selben Frequenzbereich

arbeitet und eine Sendeleistung von 10 mW hat.

Abb. 3.2 LPD-Funkgert

Nachdem die Arbeitsfrequenz der Alarmanlage durch Beobachtung (steht meist auch in

den technischen Daten der Bedienungsanleitung) ermittelt wurde, wird das LPD-Hand-

funkgert auf diese Frequenz eingestellt. Geht man jetzt auf Sendung, ist der Empfnger

in der Alarmzentrale blockiert und kann die Sendungen der Melder nicht mehr empfan-

gen. Die Alarmanlage ist damit auer Betrieb gesetzt! Ein leichtes Spiel fr technisch

versierte Kriminelle.

Sicherlich fllt ein Gelegenheitseinbrecher auf eine solche elektronische Sicherung he-

rein. Doch professionellen Ttern ist eine solche Funk-Alarmanlage kein Hindernis.

Gerade aus diesem Grund werden einfache Funk-Alarmanlagen bis heute von vielen

Versicherungen nicht anerkannt. Aufwendigere Alarmkonzepte arbeiten beispielsweise

mit zwei Parallelfrequenzen oder stndiger Datenkommunikation zwischen allen betei-

ligten Komponenten. Kommt es zu einer Strung dieses stndigen Datenaustausches,

wird diese Strung erkannt und eine Meldung von der Alarmzentrale ausgegeben.


Generell sollte auf drahtlose Alarmanlagen einfacher Bauart nur in Ausnahmefllen

zurckgegriffen werden. Das Verkabeln der Komponenten einer Alarmanlage ist sicher-

lich aufwendige Arbeit, gewhrleistet aber einen zuverlssigeren Betrieb der Anlage

ohne Manipulationsmglichkeiten Dritter.

Kfz-Funkschlssel

Auch wenn Kraftfahrzeuge in den letzten Jahren enorme Preissteigerungen erfahren

haben, qualitativ bleiben doch einige Wnsche offen. Die praktischen drahtlosen Funk-

schlssel arbeiten ebenfalls auf dem 70cm ISM-Band. Wie zahlreiche Versuche gezeigt

haben lassen sie sich besonders einfach stren. So wurde im Rahmen von Dreharbeiten

mit dem Fernsehsender SAT1 gleich ein ganzer Parkplatz in der Mainzer Innenstadt mit

handelsblichen LPD-Funkgerten gestrt, die Reaktion der Autofahrer beobachtet und

gefilmt. In einigen Fllen wurden die Betroffenen danach auch befragt und aufgeklrt.

Die gemachten Erfahrungen stimmten mehr als bedenklich!

Abb. 3.3 SAT1 Beim Bettigen des drahtlosen Schlssels wird wie im vorhergehenden Beispiel ein kur-

zes Datentelegramm ausgesendet. Das Empfangsgert im Kraftfahrzeug nimmt diese

Sendungen auf und dekodiert die Daten. Wurde der zugehrige Code empfangen, ver-

/entriegelt das Fahrzeug. Ist es der falsche Code, passiert gar nichts.

Wie sich gezeigt hat, arbeiten die meisten Fahrzeughersteller wieder im 70-cm-ISM-

Band und zwar auf den Frequenzen 433,600 bis 433,900 MHz. Wird die kurzzeitige

Datenbertragung durch das Signal eines Dritten berlagert, kann der Fahrzeugempfn-

ger nichts empfangen und die Schlieanlage reagiert nicht. In der Praxis ist dies mit

einem LPD-Funkgert leicht zu bewerkstelligen. Wie sich bei den Filmaufnahmen

gezeigt hat, verlassen sich Autofahrer beinahe blind auf das Funktionieren ihres Funk-

schlssels.


Abb. 3.4 Kfz-Funkschlssel

Kriminelle knnen nun ganz bewusst das korrekte Verschlieen eines Kraftfahrzeuges

durch den Einsatz eines LPD-Funkgertes als Strsender verhindern. Da sich zahlreiche

Autofahrer nicht darum kmmern, ob das Fahrzeug nach dem Bettigen des Funkschls-

sels nun tatschlich verriegelt ist, bleiben deren Fahrzeugtren mglicherweise unver-

riegelt. Einem Diebstahl steht dann nichts mehr im Wege. Wird das Fahrzeug von den

Ttern danach wieder manuell verschlossen, wird es sogar schwierig werden, eine sol-

che Straftat berhaupt nachzuweisen.

Geschwindigkeitsberwachung

Auch Messgerte arbeiten gerne mit drahtlosen Verbindungen. Beispielsweise Ge-

schwindigkeitsmessgerte, die zur Verkehrsberwachung eingesetzt werden.

Das Prinzip ist einfach zu verstehen. Die Geschwindigkeit aller Fahrzeuge wird mit

einem Lichtschrankensystem gemessen, das auf beiden Seiten der Fahrbahn aufgestellt

wird. Wird eine voreingestellte Geschwindigkeit eines Fahrzeuges berschritten, kommt

es zu einem Ansprechen des Gertes. Die zur Beweissicherung erforderlichen Fotos (mit

der Einblendung der gemessenen Daten wie Geschwindigkeit, Ort, Datum dgl.) werden

von einem autonomen Kamerasystem geschossen. Das Auslsesignal wird ber Funk

bertragen, im 70 cm-ISM-Band (Frequenz: 434,700 MHz). Der Vorteil einer solchen

drahtlosen bertragung wirkt gleich mehrfach. Man spart sich die Verkabelung und

kann parallel auch mehrere Kamerasysteme gleichzeitig auslsen (Bild von vorn und

hinten!). Einige Verkehrsteilnehmer stren diese bertragungsfrequenz punktuell mit

(teilweise leistungsgesteigerten) LPD-Funkgerten, die fest in ihrem Kraftfahrzeug

eingebaut sind und dauerhaft auf dieser Frequenz senden. Die Wirkung ist so einfach

wie wirksam: das LPD-Funkgert wirkt als Strsender und legt die Empfnger der Ka-

merasysteme lahm.


Fazit: die Geschwindigkeitsmessung findet zwar statt, es werden aber keine Beweisbil-

der geschossen!

Abb. 3.5

Radar-Geschwindig-keitsberwachung

Industrie-Fernsteuerungen

Zahlreiche Datenbertragungsstrecken unterschiedlichster Art werden im 70 cm ISM

Band abgewickelt. Ein Beispiel dafr sind Funkfernsteuerungen fr Bau- und LKW-

Ladekrne. Obwohl es sich dabei um sog. Sicherheitsfernsteuerungen handelt, sind sie

durch selektive Strung leicht auer Gefecht zu setzen. Sicherheitsfernsteuerung heit in

diesem Zusammenhang nmlich nur, dass die Datenbertragungssicherheit besonderen

Anforderungen gengen muss. Schlielich will man Fehlfunktionen verhindern, da es in

deren Folge zu schweren Unfllen mit den Arbeitsgerten kommen kann. Gerade des-

halb reagieren diese Gerte sehr empfindlich auf Strtrger. Ein weit verbreitetes Gert

arbeitet beispielsweise auf der ISM-Frequenz 434,700 MHz. Eine Strung mit einem

LPD-Handfunkgert quittiert der Fernsteuerempfnger sofort mit einem Nothalt des

gesteuerten Krans, eine bei Sicherheitsfernsteuerungen geforderte Eigenschaft.

hnliche Situationen finden wir in der Industrie in unterschiedlichsten Bereichen. Fah-

rerlose Transportsysteme (FTS) kommunizieren mit dem ortsfesten Steuerungsrechner

ebenfalls ber Datenstrecken im 70 cm ISM-Band. Eine Strung hat nicht selten den

Totalausfall des gesamten Frdersystems zur Folge.


Den wenigsten Anwendern ist dabei bewusst, dass eine punktuelle Funkstrung ihre

Datenstrecken lahmlegt und ihr Betrieb steht.

Abb. 3.6 Kranfernsteuerung

Funktelefone (Handys)

Funktelefone geraten immer mehr in den Mittelpunkt ffentlicher Diskussionen. Nicht

nur, dass sich Theaterbesucher ber das permanente Klingeln whrend der Vorstellun-

gen aufregten. Interessanter waren da schon einige spektakulre Abhraktionen, bei de-

nen Handys als Wanze missbraucht wurden. Vorstzlich liegengelassene Funktelefone

knnen whrend Besprechungen per Anruf geruschlos fernaktiviert (vorher Menpunkt

automatische Gesprchsannahme" einschalten) werden und leiten so die vertraulichen

Informationen nach drauen. Einige wenige Meneinstellungen gengen und die (welt-

weit fernaktivierbare) Wanze ist fertig!

Doch es kam noch besser, mit wenigen Eingriffen lassen sich Handys auch zur (eben-

falls weltweit funktionierenden) Funkfernsteuerung umbauen. Was geschickte Bastler

zum Einschalten ihrer Heizung im Wochenendhaus verwenden, nutzen darber hinaus

Terroristen (um Bomben zu znden) und Geheimdienste (um gegnerische Agenten mit

prparierten Handys in die Luft zu sprengen).

Bei den GSM-Funktelefonnetzen handelt es sich um eine europische Entwicklung, die

den letzten Stand der Funktechnik reprsentiert und einen weltweiten Siegeszug antritt.


GSM-Netze arbeiten allerdings auf unterschiedlichen Betriebsfrequenzen. Whrend

hierzulande das 900 und 1800 MHz-Band dafr vorgesehen wurde, arbeitet man in den

USA auf 1900 MHz und in anderen Lndern auf 400 MHz.

Das grundlegende Arbeitsprinzip bleibt aber unabhngig von der Betriebsfrequenz stets

gleich. Das Handy sucht sich beim Einschalten den am besten empfangbaren Frequenz-

kanal heraus und bucht sich dann in der betreffenden Basisstation ein. Die weitere

Steuerung bernimmt dann die Basisstation aufgrund der stndigen Messdaten, die vom

Handy geschickt werden. Man unterscheidet grundstzlich zwischen Down- und Uplink-

frequenz. In einem Frequenzbereich empfngt das Handy, auf dem anderen sendet es.

Zu jedem Telefonkanal gehren deshalb zwei Frequenzen.

Abb. 3.7 GSM-Funkverbindung Dass sowohl Handy, als auch Basisstation jeweils nur einen sog. Zeitschlitz auf den

Funkfrequenzen fr eine Funkverbindung belegen, spielt beim Stren keine Rolle. Wird

der gesamte bertragungskanal gestrt, sind alle Zeitschlitze auf dieser Frequenz betrof-

fen, d. h. Strungen anderer Funktelefongesprche sind nicht auszuschlieen. Mchte

man ein Handy in seiner Nhe stren, ist die Downlinkfrequenz die bessere Wahl, denn

hier empfngt das Handy die weiter entfernte Basisstation. Der Strsender in unmittel-

barer Nhe drckt das Signal der Basisstation weg. Auch wenn das System jetzt automa-

tisch verschiedene Mechanismen (Kanalwechsel) in Gang setzt, um die Verbindung zu


retten, ist der Gesprchspartner nicht mehr zu verstehen. Nach einer lngeren Strungs-

dauer wird die Verbindung vom Telefonsystem automatisch gelst.

Das untenstehende Bild zeigt einen GSM-Strsender, der in ein Handygehuse einge-

baut wurde und damit vllig unauffllig einsetzbar ist.

Abb. 3.8 Strhandy Eine GSM-Basisstation kann natrlich ebenfalls gestrt werden, hier ist der Uplinkfre-

quenzbereich die neuralgische Stelle. In diesem Frequenzbereich sendet das Handy und

es empfngt die Basisstation. Ein Strsender beeinflusst die Basisstation am besten in

ihrer unmittelbaren Nhe. Bei einer Bandstrung im gesamten Uplinkfrequenzbereich

fllt diese Basisstation praktisch aus (auch bei Betrieb ber 3-Sektoren mit je einer

eigenen Arbeitsfrequenz).

Das Stren eines ganzen zellularen Mobilfunknetzes erfordert einen sehr hohen Auf-

wand, da die ber die Versorgungsflche verteilten Basisstationen nicht nur unterschied-

liche Frequenzen verwenden, sondern in ihrem kleinen Versorgungsbereich relativ hohe

Feldstrken erzeugen. Allenfalls aus der Luft oder von einem sehr hoch positionierten

Standort aus wre eine solche Straktion sinnvoll. Dennoch wird der Ruf nach Handy-

freien-Zonen" immer grer, aus welchem Grund auch immer. Das lsst sich nur durch

(voll-)abgeschirmte Rume oder eben einfacher durch einen Strsender realisieren.


Abb. 3.9 GSM-Basis-Station Funkrelais

Wie bereits erwhnt, sind Punktstrungen auf Eingabefrequenzen von Funkrelais keine

Seltenheit, dazu gengen handelsbliche Sprechfunkgerte. Doch zunchst zur grundle-

genden Funktion eines Funkrelais: Funkrelais sind vollautomatisch arbeitende Funkstel-

len an geographisch gnstigen Positionen. Sie verbessern die Funkabdeckung fr einen

beschrnkten Teilnehmerkreis. Dazu besitzen sie eine Eingabe- und eine Ausgabefre-

quenz. Funkstellen, die ber das Funkrelais arbeiten mchten, mssen auf der Relais-

Eingabefrequenz senden und auf der Relais-Ausgabefrequenz empfangen. Die entspre-

chende Umschaltung zwischen den beiden Frequenzen wird im Funkgert einprogram-

miert (sog. Relaisablage in MHz). Das Funkrelais empfngt durch seinen gnstigen

Standort nahezu jede Station im Versorgungsgebiet und sendet die empfangene Informa-

tion zeitgleich auf seiner Ausgabefrequenz wieder aus. Somit knnen auch leistungs-

schwache oder ungnstig platzierte Stationen miteinander kommunizieren. Der Nachteil

einer Relaisfunkstelle liegt auf der Hand, es kann nur immer eine Station darber arbei-

ten.

Setzt sich der Strer mit seiner (modulierten oder unmodulierten) Trgerfrequenz mit

einem starken Signal auf die Eingabefrequenz, blockiert er das Relais fr alle anderen

Stationen. Die Wirkung ist enorm, denn das Relais ist in diesem Fall vollstndig blo-

ckiert. Da Relaisstationen die grorumige Funkversorgung fr Teilnehmer mit kleinen

Sendeleistungen sicherstellen sollen, kann ein Strer auf diese Weise groe Gebiete


lahm legen. Relaisstationen knnen mit ganz gewhnlichen FM-Funkgerten punktuell

gestrt werden. Nachfolgendes Bild zeigt ein Duoband-Handfunkgert fr Amateur-

funkzwecke mit den Frequenzbereichen 130 bis 170 MHz und 390 bis 490 MHz mit

einer Hf-Ausgangsleistung von 5 Watt.

Abb. 3.10 Funkrelais

Abb. 3.11 Handfunkgert Drahtlose Videoberwachungsanlagen

Videoberwachungen sind als Sicherheitskomponenten in der heutigen Zeit nicht mehr wegzudenken. Ob in Hotels, Gaststtten oder Schmuckgeschften, besonders drahtlose

berwachungssysteme erfreuen sich groer Beliebtheit. Die Gerte sind preiswert und

ohne grere Verdrahtungsarbeiten zu installieren und arbeiten durchweg auf wenigen

Kanlen innerhalb des 2,4 GHz ISM-Frequenzbands. Um die Funkbertragung einer

solchen Kamera auer Funktion zu setzen, ist gerade mal ein handelsblicher Video-

Link-Sender erforderlich, denn viele Hersteller nutzen genau die gleichen vier bertra-

gungsfrequenzen, die an den Komponenten mit einem Schiebeschalter einstellbar sind.


Es gengt also, den Videosender auf die gleiche Frequenz einzustellen, auf dem die Vi-

deoberwachung arbeitet. Ist man nher am Empfnger dran, wird das Kamerasignal

weggedrckt und der Bildschirm des Kontrollmonitors wird wei.

Da solche Anlagen gerne zur berwachung des Verkaufsraumes oder toter Winkel in

unbersichtlichen Rumen genutzt werden, haben Kriminelle leichtes Spiel. Sie knnten

den Empfangsmonitor durch berlagern mit einem Strsender blenden" und in diesem

Zeitraum aktiv werden.

Den meisten Benutzern solcher drahtlosen Applikationen ist nmlich nicht bewusst, dass

ihr berwachungssystem nicht nur die eigenen Bilder in die ganze Umgebung aussen-

det, sondern dass sie darber hinaus sehr leicht gestrt werden knnen! Nachfolgendes

Bild zeigt einen handelsblichen Videoempfnger (sog. Video-Link), der Betrieb ist auf

einem der vier schaltbaren bertragungskanlen mglich.

Abb. 3.12 ISM-Videosender

GPS-Satellitennavigationsempfnger

(Zivile) GPS-Empfnger empfangen ber die Frequenz 1575 MHz die zeitlich synchro-

nisierten Daten der GPS-Satelliten. Aus den Laufzeitunterschieden dieser Satellitensig-

nale kann ein GPS-Empfnger seinen eigenen Standort ermitteln und ermglicht seinem

Benutzer weltweite Navigation.

Mittlerweile wird GPS fr zahlreiche technische Anwendungen genutzt, beispielsweise

fr das deutsche Mautsystem auf Autobahnen. Immer wieder wird behauptet, dass die

Strung eines GPS-Empfngers praktisch nicht mglich wre und das Mautsystem daher

als sehr sicher anzusehen ist.

Bereits ein einfacher Oszillator (POS-Modul 2000) mit nachgeschaltetem MMIC-Ver-


strker vermag den Empfang eines GPS-Empfngers in einigen Metern Umkreis wirk-

sam zu stren. Nachfolgendes Bild zeigt einen so aufgebauten GPS-Strer an einer kom-

merziellen Patch-Antenne. POS-Modul und MMIC-Nachverstrker sind auf einer Plati-

ne untergebracht.

Abb. 3.13 GPS-Strer Die Satelliten-Anzeige auf einem GPS-Handempfnger (hier ein Garmin etrex") sieht

wenige Sekunden nach dem Einschalten des Strsenders dann so aus:

Abb. 3.14 Gestrter GPS-Handempfnger Dieser einfache Versuch beweist auf recht eindrucksvolle Weise, wie leicht sich GPS-

Empfnger im nheren Umkreis stren lassen. Gerade im Zusammenhang mit der Ein-


fhrung des deutschen Mautsystems wurde die Manipulationssicherheit von GPS-

Empfngern immer wieder diskutiert.

TEMPEST

Unter der Bezeichnung TEMPEST (= Temporary Emanation and Spurious Transmissi-

on) versteht man ungewollte, hochfrequente Abstrahlungen von Computersystemen. So

knnen die Streusignale handelsblicher Computermonitore noch in einer Entfernung

bis zu 50 Metern Umkreis mit modifizierten Fernsehempfngern empfangen und darge-

stellt werden. Im militrischen und industriellen Bereich versucht man daher, diese Ab-

strahlungen durch besondere Abschirmung der Gerte zu unterdrcken (sog. TEM-

PEST-Hrtung). Eine andere Mglichkeit bietet ein Strsender, der einen kugelfrmigen

Schutzschild mit mehreren Metern Durchmessern erzeugt und entsprechende Empfangs-

versuche vereiteln soll. Das Gert mit der Bezeichnung secu-Dat600" ist dabei nicht

wesentlich grer als eine Zigarettenschachtel.

Nachfolgendes Bild zeigt das TEMPEST-Problem. Das Monitorbild des Laptops wird

vom darunterstehenden Fernsehempfnger empfangen und dargestellt. Das verwendete

TV-Gert war nicht einmal modifiziert!

Abb. 3.15 TEMPEST-Effekt Schutz vor ferngesteuerten Bomben

Politiker leben seit jeher in stndiger Angst vor Attentaten. Besonders gefrchtet sind

ferngesteuerte Bomben, mit denen ganze Fahrzeugkonvois attackiert werden knnen.

Um das Znden der Bombe zu verhindern, kann der Fernsteuerempfnger mit einem

Strsender blockiert werden. Das groe Problem dabei ist, dass man die Fernsteuerfre-

quenz nicht vorher kennt und einen groen Frequenzbereich stren muss. Es ist also die

klassische Bandstrung erforderlich, entweder durch gewobbelte Strsender oder durch


einen breitbandigen Rauschgenerator. Nachfolgende Grafik (Quelle Radio-Scanner")

zeigt das Pegelschema eines solchen Szenarios.

Abb. 3.16 Eskortenschutz durch Strsen-der (Quelle www.funkempfang.de)

Vorausfahrendes und nachfolgendes Begleitfahrzeug sind mit einem Band-Strsender

ausgerstet und strahlen die Hf-Leistung ber Richtantennen jeweils nach vorne ab.

Dabei wird je 300 Meter vor und hinter dem geschtzten Fahrzeug in der Mitte ein so

groer Strpegel erzeugt, dass kein Funkempfang mehr mglich ist. Ferngezndete

Sprengkrper in der Nhe des Fahrzeugkonvois werden somit wirksam blockiert.

3.2 Beispiele fahrlssiger Funkstrungen

Kabelfernsehen

Das Fernseh-Kabelnetz ist ein Paradebeispiel einer fahrlssigen Funkstrung im gesam-

ten deutschen Bundesgebiet. Durch unsachgeme Verkabelungen von nachgeschalteten

TV-Verteilanlagen kommt es durchweg zu Strungen zahlreicher Funkdienste. Kabel-

fernsehsysteme nutzen zur bertragung der Fernsehprogramme nmlich Frequenzkan-

le, die bereits terrestrisch durch verschiedenste Funkdienste genutzt werden. Der Ama-

teurfunkdienst ist im 2 Meter-Band (144 bis 146 MHz) in besonderem Mae betroffen,

der Sonderkanal S6 des Kabelnetzes ist mitten im 2 m-Amateurband zu empfangen. Der


seit Jahren andauernde Streit um diesen Sachverhalt dauert auch weiterhin an, Kritiker

bezeichnen das deutsche Kabelnetz als grten Strsender der Welt".

Nachfolgendes Bild zeigt einen Kabel-bergabepunkt im Keller eines Hauses. Oft

wurden von Fachfirmen" die vorhandene Dachantenne einfach abgeklemmt und das

vorhandene Stammleitungsnetz einfach auf den Kabel-bergabepunkt geschaltet. Die

alten Koaxkabel und Anschlussdosen erfllen in den seltensten Fllen die heutigen

Anforderungen. Es kommt zu massiven Funkstrungen wegen der mangelnden Ab-

schirmung.

Abb. 3.17 Kabel-bergabepunkt Netzgerte und Computer

Die meisten Haushalte sind bereits im Besitz eines wirksamen Bandstrers, ohne es zu

wissen. Millionen von Schaltnetzteilen arbeiten in Fernsehern, Computern und Netzge-rten. Das Arbeitsprinzip ist stets das Gleiche, Spannungsregelung durch Pulsweitenmo-

dulation. Leider entstehen dabei sehr steile Schaltflanken, die sich durch einen hohen

Oberwellenanteil auszeichnen. Im Umkreis von mehreren Metern werden Rundfunkge-

rte bis in den UKW-Bereich gestrt. Auch Mainboards von Computern stehen da nicht

nach, der weitverbreitete C64-Heimcomputer strte beim Betrieb den Rundfunkempfang

ganzer Wohnhausetagen. Seit Einfhrung strengerer EMV-Richtlinien sind diese St-

rungen zurckgegangen, dennoch tauchen immer wieder schwarze Schafe" auf, die

durch weitreichende Funkstrungen auffallen. Das ist auch kein Wunder, denn eine

EMV-Pflichtprfung gibt es nicht, die Hersteller mssen lediglich eine Selbsterklrung

abgeben, dass die geltenden Vorschriften erfllt sind. Eigene Umbauten an Gerten

reduzieren in den meisten Fllen die EMV-Manahmen der Hersteller, in diesen Fllen

haftet der Betreiber alleine fr die Folgen.

Vermeintlich unsinnige Teile sollten nicht entfernt werden. Die hufig verbauten Ferrit-

absorber beugen Funkstrungen vor, leider liegen sie vielen Gerten nur als Bausatz bei


und werden vom Kunden erst gar nicht angebracht.

Abb. 3.18 Schaltnetzteil Abb. 3.19 Ferritabsorber

4 Halbleiterschaltungen

Halbleiterschaltungen

In diesem Kapitel werden halbleiterbestckte Komponenten und Baugruppen bespro-

chen, die weitgehend miteinander kombiniert werden knnen.

4.1 Oszillatoren

Jede Frequenz muss zunchst einmal erzeugt werden. Das lsst sich in sog. diskreten"

Schaltungen (mit Einzelbauteilen) oder heutzutage auch mit integrierten" Schaltkreisen

(IC) erzielen. Als Faustformel lsst sich sagen, dass ein Oszillator ungefhr eine Fre-

quenzvariation von 1:2 bis 1:5 (je nach bestrichenem Frequenzbereich) erreicht. Sollen

grere Bereiche abgedeckt werden, muss der Oszillator entweder umschaltbar ausge-

fhrt sein, oder es mssen mehrere Einzeloszillatoren (deren Frequenzbereiche sich er-

gnzen) aufgebaut werden. Dieses grundlegende Problem wurde erst mit neueren Schal-

tungsverfahren (z. B. DDS", digitale Frequenzsynthese) gelst. Durch dieses Verfahren

ist man in der Lage, auch sehr groe Frequenzbereiche mit einem Schaltkreis abzude-

cken. Da der Aufbau diskreter Oszillatoren gerade im Bereich hoher Frequenzen immer

mit einem groen Funktionsrisiko verbunden ist, sollen zunchst fertige VCO-Module

besprochen werden. Diese Oszillatoren bentigen keine Schwingkreise mehr und erfor-

dern nur noch eine geringfgige Beschaltung mit externen Bauteilen. Die Steuerung

dieser Oszillatoren erfolgen durchweg mit einer Steuerspannung, weshalb diese Kom-

ponenten auch als Voltage Controlled Oscillator" (kurz VCO") bezeichnet werden. Sie

lassen sich ber diesen Steuereingang auch problemlos in ihrer Frequenz modulieren.

Abb. 4.1 POS-Module


POS-Module

Die amerikanische Firma Mini-Circuits liefert eine ganze Typenreihe ihrer VCO-Mo-

dule, die sich als Bandstroszillatoren hervorragend eignen. Die erforderliche Beschal-

tung beschrnkt sich auf ein Minimum. Neben der Betriebsspannung ist nur noch die

VCO-Steuerspannung anzulegen und schon steht das Hf-Ausgangssignal mit verwertba-

rer Ausgangsleistung (ca. 10 dBm) zur Verfgung.

Die derzeit lieferbaren VCO-Module decken den Frequenzbereich von 15 MHz bis ber

2 GHz ab. Die jeweilige Typenbezeichnung ist in das metallische Gehuse eingestanzt.

Auch wenn diese Komponenten nicht ganz billig sind, ersparen sie doch zahlreiche Pro-

bleme (Anschwing- und Oberwellenprobleme). Man muss sich allerdings bereits vorher

fr das richtige Modul entscheiden, Modifikationen (Frequenzwechsel) an vorhandenen

Modulen sind im Gegensatz zu diskret aufgebauten Oszillatoren nicht mehr mglich.

Nachfolgendes Foto zeigt die Innenansicht des POS-1060 Bausteines, die Blechkappe

wurde entfernt und danebengelegt.

Abb. 4.2 POS-Innenansicht Die grundstzliche Anschaltung aller POS-Module erfolgt nach folgendem Schema:


Achtung, die Betriebs- und Abstimmspannungen der Module sind je nach Typ

unterschiedlich!

Durch berschreitungen dieser Spannung kann das Modul zerstrt werden. Im Anhang

finden Sie eine Auflistung aller aktuell lieferbaren POS-Module und deren wichtigsten

Daten.

Der Aufbau einer Oszillatorschaltung mit einem POS-Modul gestaltet sich in der Praxis

recht unkritisch. Fr eine erste Inbetriebnahme gengt eine gewhnliche Lochraster-

Experimentierplatine. Alle POS-Module sind gleich beschaltet, der Isolierring von PIN

1 (Unterseite !) hebt sich farblich von den restlichen Anschlssen ab. Die Beinchen sind

entsprechend zu verlten und anzuschlieen. Legt man die entsprechende Betriebsspan-

nung und Steuerspannung an, lsst sich am Ausgangspin (2) bereits eine Hf-Spannung

abnehmen.

Achtung: Die Betriebsspannungen der POS-Module sind unterschiedlich und be-

wegen sich zwischen 10 und 16 Volt!

Diese Spannung sollte keinesfalls berschritten werden, andernfalls verabschiedet sich

das teure Bauteil geruschlos. Die Steuerspannung zum Einstellen der erzeugten Fre-

quenz kann direkt an ein Potenziometer angeschlossen werden, damit lsst sich der erste

Abstimmvorgang gut bewerkstelligen. Je hher die angelegte Steuerspannung, desto

hher die Frequenz. Auf eine Stabilisierung der eingesetzten Spannungsversorgung ist

unbedingt zu achten. So betrgt die Abstimmempfindlichkeit beim Modul POS-535 je

nach eingestellter Frequenz bei 10 bis 24 MHz pro Volt! Bereits kleinste Schwankungen


der Versorgungsspannung sorgen also fr gehrige Frequenzabweichungen. Ein direkter

Betrieb an der Bordspannung des Kraftfahrzeugs ist damit schon ausgeschlossen, denn

hier treten Spannungsschwankungen bis zu 2 Volt auf.

ber die Ausgangsimpedanz der POS-Module schweigt sich das Datenblatt aus, zudem

fllt die Oszillatorfrequenz bei entsprechender Belastung des Ausganges ab. Der Fre-

quenzabgleich ist daher immer am fertig verdrahteten Modul vorzunehmen.

Abb. 4.4 POS-Platine

Abb. 4.5 MAXIM-Platine

VCO-Module von MAXIM

VCO-Module werden heute auch als integrierte Schaltkreise angeboten. Die Beschal-

lung beschrnkt sich auf die Stromversorgung und die VCO-Steuerspannung. Als Bei-

spiele seien hier die vollintegrierten VCO-Module der Firma MAXIM angefhrt, die fr


zahlreiche Frequenzbereiche erhltlich sind.

Im Anhang finden Sie die Datenbltter der VCO-Schaltkreise MAX2622/MAX2623/

MAX2634.

Die geringe Baugre wird allerdings auch mit einigen Nachteilen erkauft. So sind diese

VCOs nur als SMD (Surface Mounted Device)-Version erhltlich. Das Lten der acht-

beinigen Bausteine ist zwar mglich, aber nicht fr alle Bastler ein Spa. Man wird sich

in Zukunft allerdings an derartige Abmessungen gewhnen mssen. Links im Bild ein

gewhnliches Mini-Dip-Gehuse mit acht Beinchen, ganz rechts die Bauform des VCO-

Schaltkreises der Fa. MAXIM.

Abb. 4.6 MAXIM-Bausteine

Vorteilhaft ist die niedrige Betriebsspannung der Schaltkreise von nur 3 Volt, nachteilig

der im Verhltnis zu POS-Modulen niedrige Hf-Ausgangspegel von nur -3 dBm. Die

VCO-Abstimmspannung bewegt sich ebenfalls im Bereich von 0 bis 3 Volt. Insgesamt

also zahlreiche Detailunterschiede zu den bereits vorgestellten POS-Modulen.

Stromversorgung von 3-Volt-Schaltkreisen

Die Erzeugung der erforderlichen 3-Volt-Spannung ist mit herkmmlichen Bausteinen

(etwa 78xx-Serie) nicht mglich. Mittlerweile sind aber auch zahlreiche Spezial-ICs fr

diesen Zweck auf dem Markt. So beispielsweise der LD-1117V30 (Conrad-Best-Nr. 14

70 10-33).

Die angegebene Schaltung eignet sich beispielsweise zum Anschluss an weitverbreitete

12-Volt-Stromversorgungen. Auf eine ausreichende Khlung ist zu achten, da bei ma-

ximalem Stromfluss ber 7 Watt an Verlustleitung entstehen! Wird das o. g. MAXIM-

VCO versorgt, ist das freilich nicht ntig (es bentigt nur 10 mA).


Abb. 4.7 3-V-Regler-Schaltung

Abb. 4.8 3-V-Regler Oszillatoren ausgemusterter Empfangstuner verwenden

Auch Baugruppen aus bestehendem Elektronikschrott lassen sich verwenden. Dafr

eignen sich auch alte Tunermodule aus Satelliten- oder Fernsehempfngern hervorra-

gend. Dazu sind die Blechkapselungen des Tuners zu ffnen und es lsst sich, nachdem

der Oszillatorschaltkreis ausfindig gemacht wurde, das Hf-Ausgangssignal des Oszilla-

tors auskoppeln. Die so wiederverwerteten Empfangstuner mssen vorher natrlich noch

funktionsfhig gewesen sein!

Der Hf-Pegel der Tuneroszillatoren ist meist relativ schwach und in der Grenordnung

der VCO-Module von MAXIM. Wegen der enormen Vielzahl von Tunertypen ist hier

auf eine nhere Beschreibung verzichtet. Bei eigenen Versuchen muss zunchst die

Anschlussbelegung ermittelt werden. Diese steht hufig auf der Leiterplatte (vor dem

Auslten beachten!), danach muss die korrekte Betriebs- und VCO-Steuerspannung am

Empfangstuner angelegt werden. Die Betriebsspannung ist unterschiedlich (5 oder 12

VDC), die (Kapazittsdioden-)Abstimmspannung bewegt sich immer zwischen 0 und 30


VDC). Dann mit einem Spektrumanalyzer oder einem (pegelanzeigendem) Frequenz-

zhler den Oszillatorschaltkreis eingrenzen und den geeigneten Auskoppelpunkt suchen.

Im nachfolgenden Bild sind zwei ausgeschlachtete Empfangstuner unterschiedlicher

Hersteller abgebildet.

Abb. 4.9 Ausgebaute Empfangstuner

4.2 Steuergeneratoren

Manuelle Abstimmung

Mchte man jetzt ein Oszillatormodul in Betrieb nehmen, muss die Betriebsspannung

angelegt und ein gewhnliches Potentiometer an seinen VCO-Steuereingang ange-

schlossen (Pin 8 am POS-Modul) werden. Mit einem Frequenzzhler lsst sich die Os-

zillatorfrequenz (Pin 2 am POS-Modul) berprfen. Mit dem Potentiometer lassen sich

Spannungswerte zwischen 0 und 18 Volt abgreifen, das ist fr fast alle POS-Module der

komplette Abstimmbereich (auer POS 25 und POS 50, siehe Datenblatt).

Zur manuellen Abstimmung des Moduls gengt ein ganz gewhnliches Potenziometer,

wer genauer abstimmen mchte, ist mit einem Przisionspotenziometer besser bedient.

Je nach Typ sind 10 bis 20 Umdrehungen ntig, um den gesamten Widerstandsbereich

durchzudrehen. Die Oszillatorfrequenz ist damit wesentlich feinfhliger und prziser

einzustellen, verbunden mit dem Nachteil, dass die Stellung des Einstellknopfes nichts

mehr mit dem eingestellten Widerstandswert zu tun hat! Daher gibt es zugehrige Ska-

lenknpfe, die ber eine Art Zhlwerk die Umdrehungen mitzhlen.


Abb. 4.10 Poti-Schaltung

Abb. 4.11 Poti Wie man schnell erkennen wird, ist eine

hohe Frequenzstabilitt mit POS-

Modulen nicht erreichbar. Dazu wre ein

Regelkreis (PLL) erforderlich. Als durch-

stimmbare Bandstrgeneratoren eignen

sich POS-Module aber sehr gut. Ein POS-

Modul kann mit dieser einfachen Be-

schaltung dennoch als einfacher Prfsen-

der fr Rundfunkempfnger verwendet

werden. Das Bild zeigt einen UKW-

Prfsender im Metallgehuse, basierend

auf einem Modul POS-150.

Abb. 4.12 UKW-Handsender


Mit einem Potenziometer am Steuereingang ist ein zyklisches Verstimmen des Oszilla-

tormodules natrlich nicht mglich. Dazu bentigt man einen entsprechenden Steuerge-

nerator, der die erforderliche, zyklische wechselnde Steuerspannung erzeugt. Als Kur-

venform zur VCO-Steuerung eignet sich wegen der Symmetrie (und der damit statistisch

gleichmigen Hf-Energieverteilung ber die gesamte Frequenzbandbreite) eine Drei-

eck- oder Sgezahnschwingung. Grundstzlich kann aber auch mit jeder anderen Kur-

venform (Sinus) angesteuert werden. Abhngig von der VCO-Steuerspannung steigt und

fllt die Oszillatorfrequenz in einem ganz bestimmten Fenster. Die Lage der VCO-

Steuerspannung bestimmt die Position, der Hub die Gre des Fensters und damit den

berstrichenen Strfrequenzbereich.

Abb. 4.13 Kurven-parameter

Diesen Vorgang bezeichnet man als Wobbeln" eines Oszillators. Die Geschwindigkeit

dieser Frequenznderungen nennt man Wobbelfrequenz.

Steuergenerator mit XR2206

Als idealer Steueroszillator fr POS-Module hat sich der altbekannte und bewhrte

Funktionsgenerator-IC XR2206 von Exar erwiesen. Seine interne Schaltungstechnik

ermglicht es, Hub, Lage und Wobbelfrequenz an drei angeschlossenen Potenziometern

in weiten Bereichen getrennt einzustellen. Der IC bentigt daher nur wenige externe

Komponenten und ist in einem groen Spannungsbereich einsetzbar. Nachfolgende

Schaltung ermglicht die direkte Ansteuerung eines POS-Moduls.

Die Schaltung arbeitet mit 24 Volt. ber drei Potentiometer knnen Wobbelfrequenz,

Hub und Lage der Dreieckschwingungen eingestellt werden. Bei einer Betriebsspannung

von 22 Volt erzeugt der XR2206 einen maximalen Pegel von 18 Volt, was zur Ansteue-

rung des VCO-Steuereinganges der meisten POS-Module ausreicht (maximal 26 Volt

knnen als Betriebsspannung an den XR2206 angelegt werden, der Ausgangspegel

steigt dann entsprechend an). Zum ersten Abgleich der Schaltung ist ein Oszillograf

ratsam, dann knnen neben der korrekten Kurvenform auch Lage und Hub wunschge-

m eingestellt werden. Das nachfolgende Oszillogramm zeigt das Ausgangssignal des


XR2206 mit groer Signalamplitude (ca. 15 Vss), das POS-Modul wird beinahe ber

seinen gesamten Frequenzbereich ausgesteuert.

Abb. 4.14 XR2206-Sgezahnoszillator

Abb. 4.15 Maximale Amplitude

Soll nur ein kleinerer Hf-Frequenzbereich vom POS-Modul berstrichen werden, wird

die VCO-Signalamplitude verkleinert, mit dem Lage-Potentiometer der Frequenzbereich

eingestellt. Nachfolgend das Oszillogramm einer schmalbandigen Einstellung, mit ei-


nem Hub von 1,5 Vs, der einer VCO-Grundspannung von 15 Volt berlagert ist. Bei

dieser Einstellung wird mit einem POS-1060 Modul ungefhr der (Downlink)-GSM-

Frequenzbereich berstrichen.

Abb. 4.16 Kleine Amplitude

Ist der eingestellte Hub grer als der verfgbare Aussteuerungsbereich, kommt es zu

Signalverzerrungen (ohne Oszillograf hat man keine Mglichkeit, so etwas festzustel-

len!). Das so angesteuerte POS-Modul steht dann zu 50 % seiner Zeit auf der unteren

Oszillatorfrequenz! (Abb. 4.17)

Da man oftmals keine 24 Volt zur Verfgung hat, stellt sich gelegentlich das Problem

der Spannungsversorgung dieser Schaltung. Da hilft ein kleiner StepUp-

Spannungswandler vom Typ MC34063A, der aus wenigen Bauteilen besteht und eine

einstellbare Spannung bis ber 50 Volt liefern kann. Auch wenn sich in der Ausgangs-

spannung hochfrequente Schwingungsreste befinden, die Schaltung arbeitet in Verbin-

dung mit dem XR2206-Steueroszillator hervorragend. Am Potenziometer lt sich die

Ausgangsspannung auf genau 24 Volt einstellen, die zudem vom Regel-IC noch stabili-

siert wird.

Sollen noch grere Spannungsamplituden erzeugt werden, beispielsweise zur An-

steuerung des Moduls POS-2000 (Abstimmspannung 0 bis 25 Volt) oder eines Tuner-

Oszillators (Abstimmspannung 0 bis 30 Volt), kommt der XR2206 bald an seine Gren-

zen. Hier bietet sich nachfolgende Schaltung an, bei der ein Kondensator ber eine

Konstantstromquelle geladen und ber einen Entladethyristor (getriggert ber den

NE555 Timerbaustein) zyklisch entladen wird. Die Schaltung erzeugt einen Sgezahn

mit 30 Vss (je nach angelegter Betriebsspannung auch noch mehr). Nachteilig ist, dass

Amplitude und Lage der erzeugten Schwingung nicht variabel verndert werden knnen


wie beim XR2206. Das Trimmpotentiometer verndert den Ladestrom des Kondensators

und wird auf bestmgliche Linearitt der erzeugten Sgezahnkurve abgeglichen.

Abb. 4.17 Teilweise bersteuert

Abb. 4.18 Spannungswandler

Natrlich knnen mit einem Steueroszillator auch mehrere POS-Module parallel anges-

teuert werden. Das bietet sich bei groen Abdeckungsbereichen geradezu an, zu beach-

ten sind allerdings die unterschiedlichen Daten der POS-Module. Nachfolgendes Bild

zeigt das Labormuster eines Strers mit zwei POS-Modulen, die von einem XR2206-

Steuergenerator angesteuert werden. (Abb. 4.20)


Abb. 4.19 Steuergenerator mit NE 555

Abb. 4.20 Strsender Der Kippschalter ermglicht zudem die Umschaltung auf manuelle Frequenzeinstellung

ber das Potentiometer. Ob das Strsignal ber zwei getrennte Antennen oder mittels

Hybridkoppler ber eine gemeinsame Antenne abgestrahlt wird, hngt von den Einsatz-

bedingungen ab. In diesem Fall wurden zwei Signalausgnge eingebaut.


Intelligente Steueroszillatoren

Abb. 4.21 C-Control Natrlich lassen sich auch mit PCs und Microcontrollern Kurvenformen beliebiger Form

und Frequenz erzeugen, mit denen ein variabler Oszillatorbaustein angesteuert werden

kann. Voraussetzung ist allerdings ein analoger Spannungsausgang, der die erforderli-

chen Spannungswerte liefern kann. Da die Ausgangsspannung ber Softwarekomman-

dos beliebig programmiert werden kann, lassen sich unterschiedlichste Anforderungen

erfllen. Beispielsweise das Wobbeln eines Frequenzbereiches in mehreren (nicht direkt

zusammenhngenden) Bandsegmenten, mit nur einem POS-Modul:

300-350 MHz / 370-390 MHz / 400-450 MHz

Somit wren die Bereiche von 350-370 MHz und 390-400 MHz ungestrt und knnten

zur eigenen Kommunikation benutzt werden. Dazu sind allerdings Programmierkenn-

tnisse und -Software der jeweils eingesetzten Rechnersysteme erforderlich (Atmel, PIC

oder PC). Vereinfacht wird die Situation allerdings durch die Tatsache, dass zahlreiche

Mikrocontroller bereits einen D/A-Wandler eingebaut haben und damit einen analogen

Spannungsausgang besitzen. Die verbreiteten C-Control Microcomputer von Conrad-

Elektronik etwa haben Analogausgnge, die einen Spannungsbereich von 0 bis 5 Volt

abdecken (softwaremig in 0,1 Volt Schritten einstellbar, erzeugt am nachgeschalteten

POS-Modul einem Frequenzsprung von 1-3 MHz). Die so generierte VCO-Steuerspan-


nung muss ber einen entsprechenden Verstrkerbaustein allerdings noch an die erfor-

derliche VCO-Steuerspannung desjeweiligen Oszillators angepasst und ber einen In-

tegrator verschliffen" werden.

Grundstzlich lassen sich auf diese Weise auch automatisch arbeitende (zeit- und ereig-

nisgesteuerte) Strsender unterschiedlichster Machart realisieren. Darber hinaus kn-

nen auch mehrere Oszillatoren gleichzeitig angesteuert werden.

4.3 Hf-Verstrkerstufen

Die Hf-Ausgangsleistung der VCO-Module alleine ist fr einen Streinsatz bestenfalls

im absoluten Nahbereich des Empfngers geeignet. Mit wachsender Entfernung steigt

der Hf-Leistungsbedarf eines Strsenders rapide an. Dann bleibt nichts anderes brig,

als das Oszillatorsignal ausreichend zu verstrken. Dafr bieten sich mehrere Mglich-

keiten an.

MMIC-Breitbandverstrker

Diese Schaltkreise sind noch relativ jung und ermglichen auf einfache Weise eine ex-

trem breitbandige Hf-Verstrkung. MMICs (= Microwave Monolithic IC) sind Hochfre-

quenzschaltungsblcke, die in Chipausfhrung bis einige 10 GHz verwendbar sind. Die

preiswerteren Kunststoffausfhrungen erreichen immerhin noch einige GHz. Ihre hohe

Frequenzbandbreite erreichen sie durch eine starke Gegenkopplung ihrer eingebauten

Verstrkerstufen, eine sehr wirksame, schaltungstechnischen Manahme.

Der MSA 1104 eignet sich zum Nachschalten an POS-Module sehr gut, da er mit einem

Ausgangspegel von +17 dBm bereits eine deutliche Pegelanhebung des Oszillatorsignals

erzielt. Wegen seiner Breitbandig-keit ist er fr jeden Frequenzbereich bis 2 GHz ein-

setzbar und ist mit dem Ausgangspegel eines POS-Modules voll ausgesteuert (von

einigen Modulen bereits leicht bersteuert, was zur Oberwellenbildung fhrt).

Die erforderliche Beschaltung eines MMIC-Schaltkreises ist denkbar einfach. Zwei

Kopplungskondensatoren und ein Widerstand samt Drossel in der Speiseleitung und

fertig ist der Hf-Verstrker. Zumindest im Prinzip, denn in der Praxis sind doch noch

einige Dinge mehr zu beachten. Das beginnt schon mal mit der Beschaltung, wo geht's

rein und wo geht's raus mit der Hochfrequenz? Hier gibt es leider keinen einheitlichen

Standard und so verfhrt jeder Hersteller wie er mchte. Der im nachfolgenden Bild

gezeigte MSA1104 trgt nur die Aufschrift 11", sein Ausgangspin ist mit einem Punkt

bezeichnet (der weitverbreitete MAR 8 hat dagegen den Eingangspin mit einem Punkt

bezeichnet!).

Bestehen Sie beim Einkauf solcher Schaltkreise also immer auf ein Datenblatt oder

zumindest einer eindeutigen Hndleraussage. Die angebotenen Schaltkreise unterschei-

den sich in zahlreichen technischen Daten, vor allen Dingen aber in ihrer Verstrkung


und ihrer Ausgangsleistung.

Abb. 4.22 MSA 1104 Die wichtigsten Daten des MSA 1104:

Arbeitsstrom Id = 55 mA (Max. 80 mA)

Verstrkung = 17 dB Ud = 5,5 Volt (Spannung des Ausgangspins gegen Masse) Frequenzbereich 0,1 MHz bis 2 GHz

Die Grundbeschaltung des MSA1104 ist recht einfach, sollte aber mglichst unter Hf-

Gesichtspunkten (groe Masseflchen, kurze Anschlsse der Bauteile, SDM-Kondensa-

toren, Ferritdrosseln) realisiert werden.

Abb. 4.23 MSA 1104 Der Vorwiderstand R zur Ruhestromeinstellung berechnet sich nach der Formel:

R = (Ub - Ud) / Id

Bei einer Versorgungsspannung von 12 Volt und einem gewnschten Betriebsstrom von


50 mA ergibt sich als Vorwiderstand ein Wert von 180 Ohm.

Der Maximalstrom von 80 mA sollte keinesfalls berschritten werden (je nach Einbausi-

tuation (Wrmeabfuhr) wird der Schaltkreis entweder sofort oder in den nchsten Be-

triebsstunden zerstrt). Im Zweifel sollte der Ruhestrom unbedingt mit einem Vielfach-

instrument nachgemessen werden. Beachtet werden sollten in diesem Zusammenhang

auch mgliche Spannungsschwankungen (Kfz-Betrieb!). Der ber den Vorwiderstand

eingestellte Strom bleibt konstant (unabhngig davon, ob ein Hf-Signal anliegt oder

nicht). Je hher dieser Ruhestrom eingestellt wird, desto hher ist auch der Hf-Aus-

gangspegel. Zum ersten Experimentieren sollte man aber keinesfalls den Maximalwert

einstellen.

Beim Einbau ist darauf zu achten, dass beide Massefahnen kurz und mit einem dicken

Tropfen Ltzinn an eine mglichst groe Masseflche angeltet werden. Das verbessert

Hf-Eigenschaften (mglichst kleine Zuleitungsinduktivitten) und Wrmeabfuhr wirk-

sam.

Die Drossel darf nur entfallen, wenn R im Vergleich zur Ausgangsimpedanz (meist 50

Ohm) gro ist, in der Praxis ab einer Widerstandsgre von etwa 500 Ohm. Dafr lsst

sich beispielsweise eine Ferritkern-Breitbanddrossel VK200 oder einige Ferritperlen

(ber die Beinchen des Vorwiderstandes steck

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