E6.5 Den Wasserfall lesen
Niveau: K3 Selbständig empfangen
Zeitbedarf: ca. 35 Minuten
Einstiegsfrage:
Während eines Überflugs siehst du im Wasserfall eine Linie, ein Band mit vielen kleinen Signalen und einen geraden Strich am Rand. Was davon kommt vom Satelliten – und woran erkennst du das?
Spektrum und Wasserfall
Das Spektrum zeigt, welche Signale gerade auf welcher Frequenz liegen und wie stark sie sind. Dein SDR berechnet es mit der FFT.
Der Wasserfall legt viele Spektren übereinander. Waagrecht ist die Frequenz, senkrecht die Zeit. Die neueste Zeile steht meist oben. Die Farbe oder Helligkeit zeigt die Stärke.
So wird aus einem Moment ein Verlauf: Du siehst, wie sich ein Signal über Minuten verändert.
Vier Merkmale, die du erkennen solltest
Bake
Eine Bake ist ein Signal, das dauernd oder regelmässig da ist, auch wenn niemand den Satelliten benutzt. Bei Transpondersatelliten liegt sie oft am Rand des Transponderbands.
Transponderband
Beim Lineartransponder erscheinen viele Signale in einem begrenzten Bereich. Ihre Lage im Band bleibt zueinander gleich, weil alle denselben Weg nehmen.
Doppler-Spur
Nähert sich der Satellit, ist die Frequenz höher; entfernt er sich, ist sie tiefer. Über einen Überflug entsteht eine S-Kurve. Am steilsten ist sie, wenn der Satellit am nächsten ist.
Alle Signale vom selben Satelliten folgen derselben Spur. Ein Signal ohne Doppler-Spur kommt von der Erde.
Auf 70 cm ist die Verschiebung rund dreimal so gross wie auf 2 m, weil sie proportional zur Frequenz ist.
Fading
Fading sind regelmässige Pegelschwankungen. Sie entstehen zum Beispiel, wenn sich der Satellit dreht oder wenn sich die Polarisation ändert (siehe E6.1).
Eigene schematische Darstellung, keine Messung. Mit «Start» läuft der Überflug Zeile für Zeile ab; die neueste Zeile steht oben. Orange: Bake mit Fading. Blau: Transponderband mit SSB-Stationen. Grau rechts: Störträger von der Erde – er wandert nicht mit dem Doppler.
Signalarten im Überblick
Die Tabelle fasst zusammen, was du in den Lektionen E6.1 bis E6.4 gelernt hast.
Signalarten im Wasserfall und im Lautsprecher
| Signalart | Im Wasserfall | Im Lautsprecher | Empfangsart | Lektion |
|---|---|---|---|---|
| CW-Bake | feine, unterbrochene Linie | Morsezeichen | CW oder SSB, schmales Filter | E6.1 |
| 1k2 AFSK | kurze breite Pakete; im NF-Wasserfall zwei Töne | Zirpen | FM | E6.2 |
| 9k6 FSK | kurze, sehr breite Pakete mit scharfen Kanten | Rauschen | FM-Breitband oder SDR | E6.2 |
| BPSK / GMSK | schmaleres Band, oft lange am Stück | Brummen oder Rauschen | SSB (USB) bzw. SDR | E6.2 |
| Lineartransponder | Band mit vielen schmalen Signalen, gemeinsame Doppler-Spur | SSB-Sprache, CW | SSB/CW | E6.3 |
| FM-Transponder | ein breites Signal, nur wenn jemand spricht | FM-Sprache, eine Station | FM | E6.3 |
| SSTV | FM-Signal ohne Pause über die ganze Bilddauer | Pfeifen mit festem Rhythmus | FM | E6.4 |
| Störträger von der Erde | gerade Linie ohne Doppler-Spur | Dauerton | – | E6.5 |
Ein Signal begründet zuordnen – in fünf Schritten
- Beobachten: Notiere Frequenz, Zeit (UTC), Breite und Form des Signals.
- Kandidaten suchen: Welche Satelliten waren laut Bahnvorhersage zu dieser Zeit über dem Horizont (siehe Kapitel E4 und Kapitel E5)? Welche davon senden laut Statusseite der aktiven Satelliten [LINK: Statusseite] auf dieser Frequenz?
- Doppler prüfen: Passt die Richtung der Verschiebung zum Überflug? Steigend heisst Annäherung, fallend Entfernung. Ein Signal ohne Doppler scheidet aus.
- Signalart bestimmen: Bake, digital, Transponder oder SSTV? Welche Modulation, welche Geschwindigkeit?
- Bestätigen: Dekodiere das Signal, wenn möglich. Ein Rufzeichen in CW oder in einem AX.25-Rahmen ist der stärkste Beweis.
Eine Zuordnung gilt als begründet, wenn mindestens zwei voneinander unabhängige Hinweise passen, zum Beispiel Frequenz und Doppler-Spur, oder Bahnvorhersage und Rufzeichen.
Simulator-Aufgabe: das Transponder-Spektrum lesen
Im Simulator [LINK: Simulator] zeigt Schritt 4 ein Transponder-Spektrum. Orange sind die Baken: eine CW-Bake (Beschriftung «CW HB9RG») und eine BPSK-Bake, beide dauernd aktiv. Blau sind vier SSB-Stationen, rot ist dein eigenes Uplink-Signal.
Die Zahl hinter jedem Signal ist sein S/N, also wie viele dB es über dem Rauschpegel liegt. Signale unter dem Rauschen zeigt der Simulator nicht im Spektrum an.
Trage die Werte aus der ersten Tabelle ein. Lies dann die Pegel ab und vergleiche sie mit der zweiten Tabelle.
Simulator-Aufgabe: Eingaben
| Nr. | Schritt im Simulator | Feld | Wert |
|---|---|---|---|
| 1 | – | Seite neu laden | alle Standardwerte |
| 2 | 1 · Orbit wählen | Voreinstellung | LEO |
| 3 | 2 · Position der Bodenstation | Locator | JN47 (Standard) |
| 4 | 4 · Spektrum, Alarm & AGC | «AGC im Transponder aktiv» | Häkchen entfernen |
| 5 | 4 · Spektrum, Alarm & AGC | Bake relativ zur TX-Leistung (dB) | −6 (Standard) |
| 6 | 4 · Spektrum, Alarm & AGC | Referenz-SSB-Kanal relativ zur TX-Leistung (dB) | −10 (Standard) |
| 7 | Kaskade Downlink | Empfänger-Bandbreite (Hz) | 2500 (Standard) |
| 8 | Zeitsteuerung | Zeitraffer | ×60; «Pause» drücken, sobald «über dem Horizont» erscheint |
Nach dem Neuladen startet der Simulator eine Minute vor dem ersten AOS.
Simulator-Aufgabe: erwartete Ergebnisse im Transponder-Spektrum
| Signal (Farbe) | Lage im Spektrum | Pegel (Zahl hinter dem Namen) | Toleranz |
|---|---|---|---|
| Rauschpegel Pn (dunkle Linie) | ganze Breite | −142,8 dBm (Te 151 K, Bandbreite 2500 Hz) | ±0,1 dB |
| CW HB9RG (orange, schmale Spitze) | −13,2 kHz | gleich wie «Beacon S/N (dB)» in der Downlink-Kaskade; zeitabhängig, im ersten Überflug etwa 16 bis 22 dB | ±1 dB |
| BPSK (orange, breiterer Hügel) | +13,2 kHz | 1,5 dB unter CW | ±1 dB |
| SSB 1 (blau) | −9,3 kHz | 4 dB unter CW | ±1 dB |
| SSB 2 (blau) | −4,8 kHz | 9 dB unter CW | ±1 dB |
| SSB 3 (blau) | +4,5 kHz | 14 dB unter CW | ±1 dB |
| SSB 4 (blau) | +9,0 kHz | 20 dB unter CW; nur sichtbar, wenn die Bake mehr als 20 dB über dem Rauschen liegt | ±1 dB |
| Uplink (rot, Mitte) | 0 kHz | dein eigenes Signal, nicht Teil dieser Aufgabe | – |
Sollwerte aus dem Programmcode des Simulators abgeleitet und im Browser nachgeprüft (15.10.2026). Die Zahlen im Spektrum sind auf ganze dB gerundet, daher ±1 dB.
Kontrollfrage: Im Simulator zeigt die CW-Bake gerade 18 dB. Welche der vier SSB-Signale siehst du, mit welchem Pegel? Und woran erkennst du CW-Bake und BPSK-Bake, obwohl beide orange sind?
Lösung anzeigen
SSB 1: 18 − 4 = 14 dB; SSB 2: 18 − 9 = 9 dB; SSB 3: 18 − 14 = 4 dB; SSB 4: 18 − 20 = −2 dB. SSB 4 liegt unter dem Rauschen. Der Simulator zeigt es nicht im Spektrum, sondern meldet «Im Rauschen verschwunden: SSB 4».
Die CW-Bake ist eine schmale, spitze Linie links im Spektrum. Die BPSK-Bake ist ein breiterer, runder Hügel rechts und liegt 1,5 dB tiefer. Beide bleiben im Pegelabstand konstant, weil sie auf demselben Weg zu dir kommen.
Zusatz: Setze das Häkchen «AGC im Transponder aktiv» wieder. Bei hohem Uplink-Pegel dämpft die AGC dann die SSB-Signale; die Baken bleiben gleich, solange «Baken ebenfalls von der AGC dämpfen» ausgeschaltet ist.
Übung mit Wasserfall-Ausschnitten
Die Ausschnitte sind eigene Skizzen. Sie zeigen typische Formen, wie du sie auch im echten Wasserfall siehst.
Übung: Welcher Ausschnitt zeigt welches Signal?
Senkrecht läuft die Zeit (neueste oben), waagrecht die Frequenz. Wähle für jeden Ausschnitt die passende Signalart.
Ausschnitt A
Ausschnitt B
Ausschnitt C
Ausschnitt D
Praxisaufgabe: Signalprotokoll
Bestimme ein Signal und begründe deine Zuordnung. Verwende dazu einen selbst empfangenen Wasserfall. Hast du noch keinen, nimm das Transponder-Spektrum im Simulator oder eine Aufnahme aus der SatNOGS-Datenbank.
- Wähle ein Signal aus und beobachte es mindestens eine Minute lang.
- Fülle das Signalprotokoll nach der Vorlage unten aus.
- Bestimme Art, Modulation und Satellit.
- Schreibe deine Begründung in zwei bis drei Sätzen auf. Nenne mindes
- Markiere alles, was du nur vermutest, ausdrücklich als Vermutung.
Signalprotokoll – Vorlage (Beispiel: CW-Bake im Simulator-Spektrum)
| Feld | Was du einträgst | Beispiel |
|---|---|---|
| Datum, Zeit (UTC) | Beginn und Ende der Beobachtung | Simulatorzeit beim Pausieren |
| Frequenz | Mittenfrequenz und Lage des Signals | Transponder-Mitte, Signal bei −13,2 kHz |
| Empfangsart, Bandbreite | CW, SSB, FM; Filterbreite | SSB, 2500 Hz |
| Bild im Wasserfall | Form, Breite, Dauer, Unterbrechungen | schmale Spitze, dauernd vorhanden |
| Hörbild | Morse, Zirpen, Rauschen, Sprache, Pfeifen | – (Simulator ohne Ton) |
| Doppler | Richtung und Grösse der Verschiebung | laut Messwerten z. B. −1,7 kHz im Downlink |
| Signalart | Bake, digital, Transponder, SSTV, Störer | Bake |
| Modulation, Geschwindigkeit | z. B. CW 20 wpm, AFSK 1k2, FSK 9k6 | CW |
| Dekodierte Daten | Rufzeichen, Telemetrie | Kennung «CW HB9RG» (Beschriftung im Simulator) |
| Kandidaten | Satelliten, die laut Bahnvorhersage sichtbar waren | nur der simulierte LEO-Satellit |
| Zuordnung und Begründung | mindestens zwei unabhängige Hinweise | Bake: schmal, orange, konstanter Abstand zu den SSB-Signalen, Lage am Rand des Transponderbands |
Merksatz:
Im Wasserfall gehören Signale mit gemeinsamer Doppler-Spur zum selben Satelliten; ein Signal ohne Doppler kommt von der Erde*. Bake, Transponderband und Fading erkennst du an Form und Verlauf. Eine Zuordnung braucht mindestens zwei unabhängige Hinweise.
*Auch entgegen der Annahme können Geostationäre Satelliten einen Dopplereffekt haben.
Formeln zum Wasserfall
Doppler auf zwei Frequenzen desselben Satelliten:
Δ f = Doppler-Verschiebung in Hz; f = Sendefrequenz in Hz. Beispiel: 436,848 MHz / 145,860 MHz ≈ 3,0. Auf 70 cm ist der Doppler also rund dreimal so gross wie auf 2 m.
Signal-Rausch-Abstand in dB:
P S = Signalpegel in dBm; P n = Rauschpegel in dBm; S/N in dB. Der Pegelabstand zweier Signale ist die Differenz ihrer S/N-Werte.
Rauschleistung am Empfängereingang:
P n in dBm; k = 1,380649 · 10 −23 J/K; T e = effektive Systemtemperatur in K; B = Bandbreite in Hz; +30 rechnet dBW in dBm um. Beispiel Simulator: T e = 151 K, B = 2500 Hz → P n = −142,8 dBm.