Testbericht: Wettersatellitenempfang für alle
Mit dem „Weatherman hat die Firma Vierling ein kompaktes und unkompliziertes Gerät zum Empfang von Wettersatelliten auf den Markt gebracht. Dies war bisher noch die Domäne weniger Spezialisten vor allem aus dem Umfeld des Amateurfunks. Der Vertrieb erfolgt über die Firma Conrad Elektronik
Leistungsmerkmale:
- Wetterbeobachtungen im Umkreis von 6.000 km um den eigenen Standort
- Empfang an jedem Ort der Erde
- Aktuelle Wetterbilder, unabhängig vom Internet
- Aktuelle Wetterbilder mit Boden-, Wolken- und Gewässertemperaturen
- Softwareregistrierung aktiviert zusätzliche Features: Ländergrenzen, Entfernungsmessung und Koordinatensystem
Hardware
1.Antennenmontage:
Die Antenne des “Weatherman” ist bei weitem das größte Bauteil der Anlage und muss vor dem Anschluß des Empfängers noch zusammengebaut werden. Die Bauteile der Antenne sind passgenau gearbeitet und lassen sich anhand der beiliegenden Anleitung auch von nicht so geübten Mechanikern innerhalb einer viertel Stunde zusammensetzen.
Sie ist aus Aluminium- und Messingrohr sowie Flachprofilen aus Messing gefertigt und macht einen robusten und wetterunempfindlichen Eindruck. Dauertests mit Salzeinwirkung konnten (und wollten) wir nicht durchführen. Für den Einsatz auf See müßte die Antenne noch zusätzlich an den Durchführungen der Messingprofile und des Kabels ins Alurohr abgedichtet werden, damit keine unerwünschten Kriechströme die Leistung der Antenne beeinträchtigen und im Inneren keine Korrosion auftritt.
Es handelt sich um eine resonante Quadrifilar - Helixantenne mit sehr guter Leistung, deren Empfangsbereich nahezu kugelförmig ist. So muß die Antenne nicht besonders ausgerichtet werden, was beim Einsatz auf Schiffen durchaus ein Problem wäre. Die Anlage kann nach unseren Erfahrungen ( wir haben die Antenne auf unserer Jolle getestet)
Daten:
- Frequenzbereich: 137-138MHz
- Polarisation: zirkular
- Öffnungswinkel:
- Anschluß: BNC
- Mastdurchmesser: 40mm
Bei Montage auf dem Dach oder am Mast eines Schiffes ist unbedingt auf ausreichenden Blitzschutz zu achten. Hinweise zum Blitzschutz auf Schiffen finden Sie, wie diesen Artikel, in der Abteilung “Technik” von segelnetz.de.
Die Koaxialleitung der Antenne ist mit 5 m lang genug für die meisten Anwendungen. Sie kann aber problemlos verlängert werden, wobei die Verwendung eines Antennenvertärkers (Speisung über den Empfänger vorgesehen, aber ohne Hinweis auf Maximalstrom) für größere Längen zu empfehlen ist. Wir haben mit dem 5m-Kabel ohne Verstärker getestet.
2. Anschluß des Empfängers:
Der Empfänger ist in einem Kunststoff-Gehäuse eingebaut,
mikroprozessorgesteuert und zeigt Frequenz. Satellitentyp und Empfangsstärke auf einem LCD-Display an.
Zusätzlich gibt es eine LED, die bei Empfang eines
Wettersatelliten aufleuchtet. Ein Trimmer (von aussen zugänglich) dient zur Einstellung des NF-Ausgangspegels (Vorsicht !!!
Minitrimmwiderstände werden leicht mit dem Schaubenzieher zerstört, wenn man zu feste dreht!)
Eingänge: Antenne BNC 50 Ohm/0.30 ?V (mit Speisespannung für Antennenverstärker
- ob die DC-Speisung der Antennenbuchse kurzschlußfest ist, haben wir allerdings lieber nicht getestet...), Stromversorgung (230V AC/9V DC) 2-Stift Anschluss
Ausgänge: RS232 und NF 3,5mm Klinke,
Bandbreite:30kHz, AFC-Bereich
Der Anschluß des Empfängers ist einfach: 9V Speisespannung anschließen (beiliegendes Netzteil) Für den Anschluss an das 12V Bordnetz ist ein selbstgefertigtes Anschlusskabel mit Spannungsregler auf 9V erforderlich. Der zweipolige Stecker ist leider nicht die sonst bei Kleingeräten übliche Koaxialklinkenverbindung, sondern eine 2-Stift Buchse.
Passende Stecker dafür sind nur schwer im Handel zu finden, so dass der Einsatz auf dem Boot einige Bastelei zur Herstellung der Steckverbindung und des Spannungsreglers bedeutet. Sehr gut ist für diese Bastelei, dass der Empfänger verpolungsgeschützt ist. Da kann nichts durch vertauschte Kabelenden oder falsch gepolte Bord-Steckdosen zerstört werden. Ob Überspannung schlimm ist, haben wir lieber nicht getestet.
Zum Schluß wird das 3,5mm Klinkensteckerkabel zur Verbindung des Empfängerausgangs an die Soundkarte des PC gesteckt. Antenneneingang anschließen – fertig. Völlig problemlos.
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Softwareinstallation
Von der beiliegenden CD werden die Programme Wave Trace, Sat Signal und WX-Track installiert. Auf dem Boot ist ein Laptop erforderlich um die Bilder an Bord auszuwerten.
Für die Direktansteuerung des Empfängers kann noch das Steuerprogramm NOAA-Wettersat installiert werden, das über ein serielles V24 Kabel den Com-Port des PC mit dem Empfänger verbindet.
Die Empfangsfrequenz und weitere Parameter können dann mit dem beiliegenden Programm direkt eingestellt werden. Dies ist aber nicht unbedingt notwendig, da der Empfänger werksmäßig auf Autoscan eingestellt ist und das Frequenzband der NOAA-Satelliten ständig überstreicht. Satelliten werden absolut sicher gefunden.
Bei Empfang eines Satellitensignals rastet die Frequenznachführung des Empfängers sauber auf das Signal ein und die Anzeige-LED meldet Satellitenkontakt. Der Satellit wird auch bei schwachen Signalen gut gehalten. Erst bei ganz wegbrechendem Empfang geht das Gerät wieder in den Scanmodus. Bildstörungen durch verrauschten Empfang treten aber bei geringerer Eingangsfeldstärke häufig auf. Nur direkte Überflüge liefern rauschfreien Empfang.
Software
Wave Trace
Dem Vierling-Empfänger liegt das Programm “Wave Trace”bei, ein sehr nützliches Tool zur automatischen Aufzeichnung von Satellitensignalen. Es können verschiedene Parameter zum Auslösen einer Tonaufzeichnung eingestellt werden (Signal-Rauschabstand, Mindestpegel des Signaltones, Frequenz des Signaltones, Dateipräfix und Aufzeichnungspfad, Auflösung 8/16Bit, Datenpuffergröße etc.)
Die Lautstärke des Signals wird im Hauptfenster des Programms mit einem blauen Balken angezeigt. Man sollte den Pegel über die Soundkarte so hoch einstellen, dass der blaue Balken gerade bis zum Anschlag nach rechts läuft. Noch höhere Werte führen zu Übersteuerung des Auswerteprogramms, zu niedrige Pegel liefern keine guten Soundfiles und das Signal wird nicht richtig decodiert. Man muss halt ein wenig probieren, bis die optimale Einstellung gefunden ist.
Bei gutem Empfang hat man nach einem Tag mindestens acht Soundfiles auf der Festplatte. Leider sind bei weitem nicht alle verwendbar, da WaveTrace Aufzeichnungen mit vielen Störungen nicht automatisch erkennt. Eine manuelle Auswahl ist daher immer noch notwendig.
Nach unseren Erfahrungen sind gute Bilder mit großem Bereich nur bei direkten Überflügen der NOAA-Satelliten zu erwarten. Alle flacheren Bahnen liefern stark gestörte oder unlesbare Signale. Hier wäre nur mit einer Richtantenne mehr möglich, was aber eine präzise Nachführung der Antenne erfordert. Das ist natürlich an Bord nicht mit vertretbarem Aufwand möglich. Also bleiben nur die direkten Überflüge.
Sat Signal
Das Programm Sat-Signal ist zur Decodierung der Wave-Files erforderlich. Es liegt auf der CD in der Demo-Version bei. Die Vollversion kombiniert die Kanäle zu einem Falschfarbenbild (mit Temperaturen) und erlaubt auch das Einblenden von Kartenbildern mit dem Aufnahmestandort. Das Programm ermöglicht viele Einstellungen zur Decodierung und Entzerrung der empfangenen Bilder und der Autor David J.Taylor bietet über seine Website eine sehr aktive Community mit vielen wertvollen Tipps und erstklassigen Support. Man kann schon eine Menge Zeit damit verbringen, alle Mitteilungen auch nur zu lesen... Für Leute, die tiefer in die Materie einsteigen wollen, auch was die Deutung der Bilder betrifft, gibt es hier fast unerschöpfliche Möglichkeiten. Aber Vorsicht, man kommt dann kaum noch zum Segeln...
WX Track
Dieses Programm dient zur Vorausberechnung der Satellitenbahnen und Überflugzeiten auf der Grundlage von Kepler-Daten, die aus Internetdatenquellen bezogen werden können. Mit dem Programm erhält man eine sehr anschauliche Darstellung der Überflüge und deren genaue Zeiten. Wer also nicht den ganzen Tag auf einen guten Empfang „lauern“ will, der kann mit Hilfe dieses Programms die lohnenden Überflüge im voraus berechnen und den Empfänger zur entsprechenden Zeit aktivieren. Das Programm ist auch sehr nützlich, um die Bahnen im Nachhinein zu berechnen, wenn man ein bestimmtes Soundfile auswertet und dazu passend die Kartenbilder des Überflugsbereichs zu bestimmten Zeiten generieren möchte. Es würde hier zu weit führen, alle Möglichkeiten von WX-Track zu beschreiben. Laden Sie sich bei Interesse die Demo-Version herunter. Die kann schon fast alles, was man sich wünscht. Die Registrierung bringt dann noch einige Profi-Funktionen zum Vorschein.
Testbetrieb
Alle paar Stunden kommt ein Satellit der NOAA-Serie über den Horizont,
so dass Empfang möglich wird. Aktiv sind derzeit
(August 2005) die Satelliten NOAA 12, 15, 17 und 18.
Auf dem Bild kommt gerade NOOA 17 auf den Empfänger zu. Allerdings bei Nacht, so dass kaum sichtbare Bilder entstehen werden. Diese Darstellung zeigt in Echtzeit (oder auch für beliebige andere Zeiten) den Standort der Satelliten. Man kann also recht gut abschätzen, wann der nächste Kontakt stattfinden wird. (im Bild: blau=aktiver Satellit, Rot markiert die Flugrichtung. Das kleine Kreuz markiert den Standort des Empfängers. Den kann man aus einer Städteliste wählen oder auch manuell über geografische Länge und Breite eingeben.
Die Echtzeitfunktion korrigiert auch die lokale Uhrzeit auf die UTC -Zeit, die von den Satelliten verwendet wird. Das ist sehr praktisch, weil die lästige Umrechnerei damit entfällt.
In einem zweiten Fenster kann das Programm die ungefähren Bildstreifen vorausberechnen, die der Satellit abscannt. Daneben gibt es ein Fenster, in das das bereits decodierte Bilder geladen werden können. Ein direkter Vergleich ist dann möglich und man kann sich einfacher orientieren.
Etwas aufpassen muß man mit der Zeiteinstellung: Im Fenster GroundPath wird nicht in Echtzeit gerechnet. Nur manuelle Einstellung ist möglich und zwar UTC. Bei uns in Deutschland muss man also im Sommer immer 2 Stunden von der lokalen Zeit abziehen um UTC zu erhalten.
Während des ersten vollen Testages gelang uns nur eine wirklich gute Decodierung ohne Störungen. Das blieb auch in den weiteren Tagen so. Nur einmal hatten wir drei gute Bilder an einem Tag. Kurze Teilbilder gab es natürlich viel häufiger, aber es ist schwerer, diese zu interpretieren.
Gute Bilder sind wie gesagt nur bei direkten Überflügen der Satelliten zu erwarten. Der Empfangsbereich geht dann manchmal von Nordafrika bis kurz vor Grönland. Anfang und Ende des Soundfiles sind aber wegen der geringen Elevation des Satelliten oft gestört und müssen zur sauberen Decodierung dann in einem Soundeditor weggeschnitten werden.
Die Abhängigkeit des guten Empfangs von der Elevation des Satelliten schränkt die Anzahl der verwertbaren Überflüge stark ein. Dies macht sich vor allem im Winter bemerkbar, wenn ein großer Teil der guten Überflüge in die Nachtzeit fällt. Im Sommer sind die Verhältnisse deutlich günstiger und man kann mit etwas Glück mehrere gute Bilder am Tag empfangen.
Hier zeigen wir in ein paar Bildschimfotos den typischen Ablauf eines Satellitenüberflugs:
Bild
1: Erster Funkkontakt. WaveTrace beginnt mit der Aufnahme. Es sind
aber noch Signalstörungen zu hören. Mehrfach setzt das
Signal kurz aus.
Bild
2: Der Satellit erreicht eine günstige Position für klare
Signale. Empfangsstärke steigt an.
Bild 3: Der Satellit hat den Empfänger überflogen und entfernt sich wieder. Erste Störungen werden hörbar. Die S/W-Bilder zeigen das decodierte Bild im sichtbaren Spektrum und im IR-Bereich. Empfangsstörungen sind in Form schwarzer senkrechter Striche deutlich zu erkennen
Der Satellit steht jetzt bald über Grönland. Der Funkkontakt bricht hier ab. WX-Tracker zeigt diesen Moment ziemlich genau an. Außerhalb des blau markierten Empfangsbereichs ist kein Kontakt möglich.
Vergleichstest
Es wäre natürlich nicht sehr informativ, diesen Test ohne ein Vergleichsgerät zu machen. Darum haben wir neben dem "Weatherman-Empfänger noch ein zweites Gerät getestet.
Es handelt sich um den Empfänger R2FX von Holger Eckardt, der uns sein Modell ebenfalls für einen Test zur Verfügung stellte. (DF2FQ).
- Frequenzbereich: 134 ... 139 MHz
- Speicherkanäle: 6, davon 5 scannbar
- Empfindlichkeit: 0,22µV bei 20dB S/S+N (SINAD)
- AFC-Ziehbereich: ±9kHz
- Stromversorgung: 5V-15V, 50mA
- Abmessung: 113x85x31mm
Eingänge: Stromversorgung 6-12V mit üblicher 6,5mm Hohlsteckverbindung, 2 mal Antenne BNC, RS232
Ausgänge: NF Klinke 3,5mm
Auch der R2FX ist mikroprozessorgesteuert und kann über eine serielle Schnittstelle ferngesteuert werden. Darüber hinaus verfügt das Gerät über einen zweiten Antenneneingang, der es ermöglicht, eine anders ausgerichtete Antenne zusätzlich anzuschließen. Das Gerät wählt jeweils den Anschluß mit der höchsten Feldstärke zum Empfang aus. Damit werden Aussetzer in Empfang die oft durch Abschattungen und Reflexe verursacht sind, weitgehend ausgeschaltet. Diese Funktion ist natürlich auch abschaltbar, für den Fall, dass nur eine Antenne angeschlossen wird.
Die Anzeige erfolgt nicht über ein LCD, sondern über Leuchtdioden. Das sieht zwar weniger "technisch" aus als beim Vierling, macht aber durchaus Sinn. Die Anzeige ist wesentlich robuster im rauen Betrieb als ein LCD (die vertragen keine Sonne und brechen leicht) und bei Blendlicht, nachts und von weitem leichter ablesbar. Es gibt vier LED für die Feldstärke (logarithmische Anzeige), zwei für die Antenneneingänge und sechs für die Kanalwahl. Man kann den Empfänger im Scan-Modus (5 Kanäle) wie beim Vierling-Gerät betreiben oder auch mit fester Kanalwahl.Ein Drucktaster am Gerät dient zur Umschaltung und Kanalwahl. Sehr einfach zu bedienen! Die Scanfunktion hat eine über den PC einstellbare Schwelle. Natürlich ist der Empfänger mit AFC Frequenznachführung ausgestattet. Der sechste Kanal ist für stationäre Satelliten einrichtbar. Alle Kanäle können über die serielle Schnittstelle vom PC aus (Telnet-Konsole) programmiert werden. Das ist nicht kompliziert, aber man darf sich nicht vertippen. Leichter geht es mit einem mitgelieferten Steuertool (auch herunterzuladen von der Homepage von Holger Eckardt).
Wir haben das Gerät mit der Vierling-Antenne getestet, um gleiche Eingangsbedingungen zu gewährleisten.
Wir fanden, dass der Empfänger die Satelliten nicht so früh "einfing" wie der Vierling (Das lag an der werksmäßigen Einstellung der Scanschwelle, die aber problemlos einstellbar ist) , aber dafür bei Empfang ein sehr sauberes und kräftiges Signal lieferte.
Der Empfang war ganz hervorragend und oft nahezu rauschfrei - Voraussetzung für gute Bilder ohne Streifen.
Der Stromversorgungseingang erfolgt über eine Standard Klinkenbuchse , so dass ein Anschluß eigener Bordleitungen kein Beschaffungsproblem
beim Stecker verursacht. Ein Spannungsregler ist nicht erforderlich, da das Gerät bis 16V Eingangsspannung verkraftet (Transienten bis 35V). In der neuesten Serie ist der Eingang ebenfalls verpolungsgeschützt. Das Netzteil ist deutlich kompakter als das von Vierling und stellt zudem sicher, dass der Maximalstrom bei Nutzung der Antennenspeisung nicht höher steigt, als die HF-Drossel des Empfängers verträgt.
Die optionale Versorgung der Antennenbuchse mit Speisespannung für Zwischenverstärker oder Meteosat-Konverter ist eine feine Sache, nur bei Direktanschluß an das Bordnetz sollte man die Zuleitung mit 300mA absichern. Dann kann auch bei Kurzschluss in der Antennenleitung nichts passieren. Auch der R2FX hat auf der Platine einen Trimmer für den NF-Pegel, allerdings nicht ohne Öffnen des Gehäuses zugänglich.
Man musste den aber auch nicht verstellen. Der Ausgang war optimal vorkonfiguriert.
Fazit:
Insgesamt ist der Vierling-Empfänger denen zu empfehlen, die ein problemloses Gerät "out of the box" wünschen und nur eine Antenne verwenden wollen. Zudem ist die mitgelieferte Antenne (wenn auch immer noch recht groß) kompakt genug für den Einsatz an Bord.
Der R2FX ist mehr für die "Profis", die die besonderen Möglichkeiten des R2FX zu schätzen wissen und ggf. auch mit zwei Antennen arbeiten möchten.
Diese Eigenschaften machen den R2FX zu unserem Favoriten, zumal er deutlich preiswerter ist als das Gerät von Vierling.
Eine preiswerte Antenne kann man auch bei Holger Eckardt dazu kaufen, allerdings eine andere Bauart, die wegen ihrer Sperrigkeit vor allem für stationären Einsatz geeignet ist:
Für den Bordeinsatz bastelt man sich besser eine Helix-Antenne wie die von Vierling. Anleitungen dazu gibt`s im Internet.
Daten:
- Frequenzbereich: 132-142MHz
- Polarisation: rechtsdrehend zirkular
- Öffnungswinkel: ca.160°
- Anschluß: N-Connector
- Mastdurchmesser: 35-55mm
| Merkmal | Vierling | R2FX |
| Empfangsqualität: | + | ++ (Antennendiversity!) |
| Bordstromversorgung | o (Spannungsregler für 9 V erforderlich, unüblicher Stecker) | + (9-16V, üblicher Stecker) |
| Softwarepaket | + (SatSignal, WaveTrace, WXTrack, Empfänger- Steuerprogramm, Handbuch) | + (WX2Image, SatSignal, Handbuch, Empfänger- Steuerprogramm, Handbuch) |
| Lieferumfang: | Empfänger, QFH-Antenne, Netzteil, NF-Kabel, Software | Empfänger, Netzteil, NF-Kabel, Software |
| Handbücher | ++ | ++ |
| Preis | ca. 500 EUR (mit QFH-Antenne) | ca. 180 EUR, Antenne ca.70 EUR |
Wetterfaxbilder als Ergänzung der Seewetterberichte?
Beide Empfangsanlagen und auch die Auswertungssoftware arbeiten hervorragend, setzen jedoch teilweise erhebliches technisches Verständnis voraus..
Stellt sich zum Schluß die Frage nach der Verwendbarkeit der Bilder für den Segler oder Motorbootskipper.
Wir würden die Frage so beantworten:
Ein Satellitenbildempfänger kann und soll nicht den normalen Wetterbericht ersetzen.
Die Anlagen liefern gute Bilder der aktuellen Wettersituation, oft sogar mit Temperaturauswertung und anderen Detailinformationen, je nach eingesetzter Software. Die richtige Auswertung erfordert allerdings metereologische Erfahrung.
Die Bilder zeigen sehr anschaulich was sich in der Atmosphäre tut und tragen somit zu einem guten Verstehen der aktuellen Wettersituation bei. Sturmtiefs z.B. sind gut zu erkennen und aus der Abfolge mehrerer Überflüge auch in ihrer Wanderrichtung und Geschwindigkeit gut einzuschätzen. Erfahrene Skipper werden aus den Bildern auch Gebiete mit günstigen Windverhältnissen ablesen können.
Derartige Satellitenfotos sind sonst nur bei bestehender Internetverbindung abrufbar. Auf See ist das mit hohen Kosten verbunden und daher auf kleineren Yachten nur selten möglich. Hier bietet der direkte Empfang eine echte Alternative, kostengünstig und aktuell an gute Wetterbilder zu kommen.
Auch der Einsatz in Hafenmeistereien könnte interessant sein, da die selbst empfangenen Bilder stets ein wenig aktueller sind als die Bilder im Internet. Allerdings verursacht die ungünstige Verteilung der Überflüge vor allem im Winter deutliche Lücken in der Aktualisierung. Bei entsprechender Einrichtung der Software ist ein automatisierter Empfang der Satellitenbilder und das direkte Einspielen in eine Website oder einen Infokiosk möglich. Störungen werden aber nicht automatisch ausgeblendet, so dass die Ergebnisse nicht ganz zuverlässig sind. Es kann schon vorkommen, dass stark gestörte Bilder ausgegeben werden. Diese lassen sich nur bei manueller Sichtung und Bearbeitung vermeiden.
Hauptanwendung der Empfangsanlagen wird wohl der Einsatz bei ernsthaften Hobby-Metereologen zur Ergänzung der eigenen Wetterstation sein. Gerade die mögliche Webautomation ermöglicht es bei zunehmender Anzahl der Empfangsstationen in Zukunft, jederzeit auf sehr aktuelle Bilder von vielen Teilen der Welt zugreifen zu können. Auf die entsprechende Vernetzung der Hobbymetereologen und ihrer Websites darf man gespannt sein. Die Szene ist noch in stürmischer Entwicklung und man wird in Kürze sicher öfter etwas davon sehen.
Zum Schluß noch ein Link auf weitere Info zum Thema: www.hffax.de oder www.rig.org.uk
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