Peilverfahren - Mein Hobby ist der Amateurfunk

1. Peilen mit einem Empfänger und einer Antenne

Beim Funkpeilen gibt es mehrere Möglichkeiten die Richtung zu einem Sender zu bestimmen. Am einfachsten kann man es mit einem Empfänger und einer Richtantenne. Man nutzt dabei die Richtwirkung von Antennen. Im Kurzwellen- bereich, zum Beispiel im 80 m Band ( ca. 3,8 MHz ), wird die Ferritantenne eingesetzt.

Ferritstab mit aufgesetzter Empfangsspule

Der Ferritstab bündelt das magnetische Feld der Senders und induziert in der Spule eine Spannung, die mit dem nachfolgenden Empfänger gefiltert und verstärkt wird.
Wird die Ferritantenne quer zum Sender gehalten, so erhält man das stärkste Signal. Zeigt jedoch der Ferritstab zum Sender, so empfängt man nur ein minimales Signal. Die empfangene Signalstärke wird mit einem S-Meter (Strong-Meter) angezeigt oder durch die Lautstärke in einem Kopfhörer vernehmbar. Durch wenden der Ferritantenne kann man anhand der Signalstärke (Feldstärke) die Richtung zum Sender ermitteln. Für die Genauigkeit ist das Peilen nach der minimalsten Signalstärke vorteilhafter, weil sich das Minimum nur auf wenige Grad beschränkt. Jede Ferritantenne hat jedoch bei einen 360 Grad Drehung je 2 Maxima und 2 Minima . Nun muss man noch ermitteln, welches der beiden Minima zum Sender zeigt. Das wird mit einer Rundumempfangsantenne ermittel. Die Zusammenführung der Signale beider Antenne blendet ein Minima aus. Somit kann man eindeutig die Richtung zum Sender ermitteln.

80 m Peilempfänger
Das Bild zeigt einen bewährten 80 m Peilempfänger.
Er wurde von Sigfried Pomplun, DL3BBX, entworfen und vertrieben.

Ferritantennen funktionieren bei 145 MHz (2 m Band) nicht mehr. Dafür werden 3-Element Yagi Antennen oder die Richtantenne nach HB9CV eingesetzt. Diese Antennen haben sich bei den "Fuchsjagden" bewährt. Sie sind handlich und noch klein genug, um sie beim Lauf durch Wald und Feld mitführen zu können.
Dieses Peilverfahren basiert auf der Richtwirkung von Antennen. Je besser die Richtwirkung, um so besser die Peilgenauigkeit.

2. Das Peilen mit zwei Antennen und einem Empfänger
Der Phasendifferenzpeiler

Bei einem anderen Peilverfahren werden 2 einfache Antennen (Dipole) genutzt. Im Abstand von ca. einer halben Wellenlänge werden diese 2 Antennen auf einem Tragerohr befestigt. Das sind im 2 m - Band ca. 1 m.  Haben beide Antennen die gleiche Entfernung zum Sender, so sind auch beide Signale gleich. Dreht man jedoch die Antennenanordnung so, dass eine Antenne näher zum Sender ist, so sind beide Signale zwar immer noch gleich, jedoch unterscheiden sie sich durch die Laufzeitunterschiede in der Phasenlage. Werden beide Antennen über eine Umschaltelektronik abwechselnd auf einen FM-Empfänger geschaltet, so erhält man abwechselnd einen Phasensprung, der durch die FM-Demodulation als Ton hörbar wird. Der Ton wird umso lauter je größer der Phasensprung und damit der Abstand beider Antennen zum Sender ist. Haben jedoch beide Antenne den gleichen Abstand zum Sender, so gibt es keine Phasensprung und damit auch keinen Ton. Jetzt stehen beide Antennen quer zum Sender. Damit kann man die Richtung bestimmen. Dieses einfache Verfahren eignet sich gut um FM-Handfunkgeräte im 2m und 70 cm Band zu Peilgeräten zu erweitern.

Hier weitere Hinweise zum Phasendifferenzpeiler
DL7AHW

Phasenpeilerantenne mit Umschaltelektronik für 145 MHz (2m)

Neben der Doppeldipolantenne benötigt man noch eine Umschaltelektronik. Mit dieser Elektronik werden die beiden Antennen abwechselnd zum FM-Empfänger durchgeschaltet. Die Umschaltfrequenz soll ca. 800 bis 1000 Hz sein. Dazu gibt es einige Bauvorschläge, die mehr oder weniger unterschiedlich sind. Ich habe mich für den Bauvorschlag nach WB2HOL entschieden.

einfacher Antennenumschalter nach WB2HOL

Diesen Bauvorschlag habe ich auf einer Streifenrasterplatine nachgebaut. Es werden nur handelsübliche Bauteile benötigt. Die gesamte Elektronik samt der Batterie wurde dann in ein kleines Gehäuse eingebaut

Die dazugehörige Antenne ist unkritisch und wurde mit Aluminiumrohren aus dem Baumarkt gefertigt.

Nachfolgend eine Bilderserie zum Bau des faltbaren Doppeldipols.

3.  Das Peilen mit 2 Antennen und 2 Empfängern

Sind 2 Antennen im gleichen Abstand zum Empfänger, so empfangen sie das gleiche Signal. Ist der Abstand unterschiedlich, so ist zwar das Signal gleich, es unterscheidet sich aber in der Phasenlage. Mit einem geeigneten Oszilloskop kann das sichtbar gemacht werden. Meist sind die Signale aber zu schwach und/oder in der Frequenz zu hoch, um sie direkt sichtbar zu machen. Man kann sie aber mit 2 Empfängern verstärken. Diese beiden Empfänger müssen jedoch miteinander synchronisiert sein. Dann kann man beide Signale messen und mit einem Phasenvergleicher den Phasenwinkel sichtbar darstellen.

Das Peilverfahren mit 2 Antennen und 2 Empfängern ermöglicht ein recht genaues Peilen. Mit der Seitenanzeige erkennt man welche Antenne näher zum Sender ist. Also ein recht brauchbares Peilen. Jedoch ist der Aufwand für Funkamateure schon recht groß.

4. Peilen mit 3 Antennen und 3 Empfängern

Während bei den bisherigen Peilverfahren die Antenne noch auf den Sender ausgerichtet werden musste, ist das beim Peilverfahren mit 3 Antennen und 3 Empfängern nicht mehr erforderlich. Aus den 3 empfangenen Signalen ist eine direkte Gradzahl zum Sender errechnenbar, ohne eine Ausrichtung der Antenne vorzunehmen. Die Berechnung muss dann digital mit einem Mikroprozessor erfolgen. Dieses Verfahren kommt beim Interferometerpeiler zur Anwendung.

5.  Peilen mit 4 und mehr Antennen und einem Empfänger
Der Dopplerpeiler

Um den Dopplerpeiler zu verstehen ist die Kenntnis des Dopplereffekts notwendig.

Bewegt sich eine Schallquelle, in diesem Beispiel das Martinshorn eines Rettungswagens, auf den Beobacher zu, so ist der Ton höher, als wenn sich die Schallquelle entfernt. Das gilt auch, wenn sich der Beobachter bewegt und die Schallquelle steht. Dieser Dopplereffekt tritt bei allen Medien auf, die sich wellenförmig ausbreiten. Das ist auch bei den Funkwellen zu beobachen. Fährt man mit einem Funkempfänger auf einen Sender zu, so empfängt man eine höhere Frequenz. Die Frequenz wird geringer, wenn man sich entfernt. Bei einer Geschwindigkeit von 100 km/h und einer Frequenz von 145 MHz ist die empfangene Frequenz ca. 57,5 Hz höher. Das mag sehr wenig erscheinen und ist auch so im Empfänger nicht hörbar, aber groß genug für eine Auswertung. Fährt also ein Auto mit 100 km/h im Kreis, so wird sich die Frequenz um +/- 57,5 Hz ändern ob es gerade auf den Sender zufährt (+57,5 Hz) oder vom Sender entfernt (- 57,5 Hz) oder quer zum Sender fährt (0 Hz). Um auf diese Weise zu peilen wäre der Aufwand zu groß. Es reicht, wenn sich eine Empfangsantenne im Kreis dreht.

Auch diese Möglichkeit wird nur schwer zu verwirlichen sein.

Ordnet man mehrere Antennen kreisförmig an und schaltet die Antennen einzeln nacheinander zum Empfänger, so kann man eine rotierende Antenne nachbilden. Je mehr Antennen um so genauer wird dann die Peilung. Die Frequenzänderung ist abhängig vom Durchmesser der Antennenanlage, der umlaufenden Schaltgeschwindigkeit der Antennen und der Sendefrequenz. Das ist ein recht gutes und genaues Peilverfahren, das auch kommerziell eingesetzt wird.