HamBird ist ein Paging-System für den Amateurfunk im 70-cm-Ham-Band. Statt POCSAG nutzt es Chirp-Spread-Spectrum-Modulation (CSS): mehr Reichweite, drastisch weniger Energie - und ein Empfänger, der kaum größer ist als sein Display.
POCSAG stammt aus den 1980ern und braucht ein Signal deutlich über dem Rauschen. CSS - bekannt aus LoRa - dekodiert zuverlässig noch bei etwa −12,5 dB unter dem Rauschteppich. Das übersetzt sich direkt in Reichweite: gleiche Abdeckung mit einem Bruchteil der Sendeleistung, oder deutlich mehr Abdeckung mit gleicher Leistung.
Für den Empfänger zählt aber vor allem die zweite Seite der Medaille: Die Chirp-Korrelation ist in Hardware (Semtech-Silizium) extrem sparsam, und das HamBird-Protokoll erlaubt es, den Empfänger fast immer schlafen zu lassen. Erst dadurch wird eine Knopfzelle als einzige Energiequelle realistisch.
Rund 20 dB Link-Budget-Vorteil gegenüber schmalbandigem FSK - Abschattungen, Innenräume und Randlagen werden erreichbar.
Kurze, robuste Frames plus geplante Empfangsfenster: der Empfänger ist > 99,9 % der Zeit im Tiefschlaf.
Spreizung macht das Signal unempfindlich gegen Schmalbandstörer und Frequenzdrift - wichtig bei einer kleinen Chip-Antenne am Schlüsselbund.
| Posten | Wert |
|---|---|
| TX-Leistung 50 W | +47 dBm |
| TX-Antenne (Rundstrahler, exponiert) | +3 dBi |
| Kabel + Cavity-Filter | −3 dB |
| RX-Empfindlichkeit SAMR34 (SF9/125 kHz) | −129 dBm |
| Chip-Antenne am Mini-PCB | ≈ −12 dBi |
| Zulässige Streckendämpfung | ≈ 164 dB |
Am Körper getragen (−5…−10 dB) eher 10-15 km.
Lockere Bebauung, weniger Abschattung.
≈ 25-30 km bei 30 m Masthöhe, 50 km und mehr von einem wirklich exponierten Standort.
Die Chip-Antenne ist der größte Minusposten - genau das fängt CSS auf: −129 dBm Empfindlichkeit bei SF9 gegenüber etwa −110 dBm eines typischen POCSAG-Empfängers, rund 20 dB Vorsprung. Terrestrisch limitieren Bebauung, Vegetation und Erdkrümmung (Hata-Modell, Sender 30 m, Empfänger 1,5 m) - nicht die Sendeleistung.
HamBird hört auf einem ganz normalen Relais mit - zum Beispiel DB0SP. Fällt dort ein Rufzeichen, wird der zugehörige Empfänger per CSS gerufen. Reine Simplex-Aussendung, kein Rückkanal.
Ein OM ruft dich in Sprache auf dem Relais, z. B. DB0SP.
Ein handelsüblicher Empfänger liefert das NF-Signal an den Audio-Eingang des Raspberry Pi.
Offline-Spracherkennung erkennt dein Rufzeichen im laufenden Funkverkehr.
SX1268 erzeugt den Chirp, die PA hebt ihn auf Relais-taugliche Leistung.
Dein HamBird wacht im nächsten Empfangsfenster auf, piept und zeigt den Ruf auf E-Ink.
Auf dem Raspberry Pi läuft VOSK, eine komplett lokale Spracherkennung - keine Cloud, kein Internetzwang. Sie lauscht dauerhaft auf dem Relais-Audio und sucht nach Rufzeichen: sowohl ausgesprochen („Delta Lima …“) als auch buchstabiert nach ICAO-Alphabet.
Wird dein Rufzeichen erkannt, geht innerhalb weniger Sekunden ein Ruf-Frame an deinen HamBird raus. Zusätzlich merkt sich der Sender die letzten 16 erkannten Rufzeichen und strahlt sie in größeren Abständen als Broadcast aus - so sieht jeder HamBird, wer zuletzt auf dem Relais aktiv war.
Ein kleines Web-Dashboard auf dem Pi zeigt live, was die Erkennung versteht, welche Rufe ausgelöst wurden und ob Beacon und PA sauber laufen.
So könnte die Anzeige auf dem 1,54″-E-Ink aussehen: 200 × 200 Pixel in Schwarz, Weiß, Rot und Gelb. ① Relais und UTC-Zeit, daneben das Alarm-Banner in Rot · ② das gerufene Rufzeichen, groß in Schwarz · ③ die zuletzt gehörten Rufzeichen aus dem letzten Broadcast.
Das Protokoll ist kompakt und komplett auf Empfänger-Energie optimiert. Gesendet wird auf 434,900 MHz mit Spreading Factor SF9 - als mögliche Alternative ist 439,700 MHz im Gespräch. Der Sender strahlt jede Minute einen Beacon als Zeitsignal aus. Die Empfänger synchronisieren ihre Uhr darauf und öffnen den Empfänger nur zum erwarteten Beacon-Zeitpunkt - wenige Millisekunden pro Minute.
Nein - das Bitmuster-Wecken stammt aus der FSK/POCSAG-Welt. Bei CSS
besteht die Präambel aus Upchirps, die der Funkchip in
Hardware erzeugt und erkennt; Bytes wie 0x55 0xAA gibt es auf
der Luftschnittstelle gar nicht. Die Standardlänge von
8 Symbolen (≈ 33 ms bei SF9/125 kHz) reicht, weil die
Empfänger dank Beacon-Sync genau wissen, wann sie lauschen müssen -
lange Weck-Präambeln wären nur bei unsynchronisiertem Duty-Cycle-Scannen
nötig. Einzige Ausnahme: Nach dem Batteriewechsel lauscht der Empfänger
einmalig bis zu 60 s durchgehend, bis er den ersten Beacon fängt.
ASCII verschenkt Platz: 6 Byte wären bei 8-bit-Zeichen nach
6 Zeichen zu Ende, DK0ABC/P passte nicht mehr. Rufzeichen
brauchen aber nur 38 Symbole (A-Z, 0-9, „/“, Ende). Als
Base-38-Zahl gepackt passen bis zu
9 Zeichen in dieselben 6 Byte
(38⁹ < 2⁴⁸). Beispiel DL1XYZ →
Ziffernfolge 4·12·28·24·25·26 → eine 48-bit-Zahl. Das
Rufzeichen selbst ist die Geräte-ID - es gibt keine gesonderte
Seriennummer, und der Empfänger vergleicht schlicht 6 Byte.
Alle Frames auf 434,900 MHz (alternativ möglich: 439,700 MHz) mit SF9, 125 kHz Bandbreite, CR 4/5, CRC-16 aus der LoRa-PHY. Das Beacon-Feld „Ankündigung“ sagt den Empfängern, ob in dieser Minute noch ein Ruf oder Broadcast folgt - nur dann bleiben sie länger wach. Simplex ohne Rückkanal: der Sender wiederholt Rufe in den Folgeminuten, statt auf Quittungen zu warten. Alle Inhalte werden unverschlüsselt übertragen - wie es die Amateurfunkverordnung für die Nutzung der Frequenzen vorschreibt.
SF10 brächte 3 dB mehr Link-Budget (rund 25 % mehr Radius), verdoppelt aber alle Airtimes - und damit Beacon-Empfangsfenster und mittleren Stromverbrauch des Empfängers. HamBird startet deshalb mit SF9; ein Wechsel wäre später per Firmware-Update möglich.
| SF9 (Basis) | SF10 (Vergleich) | |
|---|---|---|
| Empfindlichkeit | −129 dBm | −132 dBm |
| SNR-Grenze | −12,5 dB | −15 dB |
| Symboldauer | 4,1 ms | 8,2 ms |
| Airtime Beacon / Ruf / Broadcast | 0,12 / 0,17 / 0,53 s | 0,25 / 0,29 / 1,0 s |
| Beacon-Empfangsfenster | ≈ 100 ms/min | ≈ 250 ms/min |
| Mittlerer Strom | ≈ 12 µA | ≈ 25 µA |
| CR2032 realistisch | ≈ 16 Monate | ≈ 8 Monate |
| Reichweite Stadt | ≈ 20 km | ≈ 25 km |
Der Minuten-Beacon trägt die UTC-Minute. Der Quarz des Empfängers muss nur eine Minute lang genau genug sein - das schafft auch ein Uhrenquarz mit großzügigem Fangfenster.
Zwischen den Beacons schläft der SAMR34 tief. Kündigt der Beacon einen Ruf oder Broadcast an, bleibt der Empfänger nur die dafür nötigen Millisekunden länger wach.
In größeren Abständen sendet HamBird die letzten 16 per VOSK erkannten Rufzeichen als Sammel-Frame - eine kleine „Wer war auf dem Relais?“-Liste für alle.
Mockup · der HamBird am Schlüsselbund - das E-Ink hält die Anzeige auch stromlos.
Mockup · vier Teile: Platine · Display · Rahmen · Deckel - das Streichholz gibt den Maßstab. Kein Steckverbinder zu viel.
Cortex-M0+ mit integriertem Semtech-CSS-Transceiver - ein einziger Chip für alles.
Keramik, direkt auf der Platine - möglich dank CSS-Link-Budget.
200 × 200 px in Schwarz/Weiß/Rot/Gelb. Hält die Anzeige stromlos, Update nur bei neuem Ruf.
Piept, wenn das eigene Rufzeichen gerufen wird.
Eine Knopfzelle, Ziel: mehr als sechs Monate Laufzeit.
Ein Druck auf die rote Taste zeigt die Kontaktdaten des Besitzers auf dem Display - wer den Schlüsselbund findet, weiß, wohin damit.
Eine kleine blaue LED blitzt alle 10 Sekunden kurz auf - ein Blick genügt, um zu sehen, dass der HamBird läuft.
Firmware-Updates über die USB-Buchse, kein Programmieradapter nötig.
| Zustand | Strom | Anteil | Beitrag zum Mittel |
|---|---|---|---|
| Tiefschlaf (RTC läuft) | ≈ 2 µA | > 99,9 % | ≈ 2 µA |
| Beacon-Empfangsfenster | ≈ 5 mA | ≈ 100 ms/min | ≈ 8 µA |
| E-Ink-Update + Alarm | ≈ 10 mA | wenige s/Tag | ≈ 2 µA |
| Mittel | ≈ 12 µA | ||
| CR2032 brutto | 220 mAh | ÷ 12 µA | ≈ 18.300 h ≈ 25 Monate |
| CR2032 realistisch | ≈ 65 % nutzbar | Puls-Derating | ≈ 143 mAh → ≈ 16 Monate |
Überschlagsrechnung als Diskussionsgrundlage. Das Derating trägt der Chemie Rechnung: Eine CR2032 ist für ~0,2 mA Dauerlast gebaut - die mA-Pulse von RX-Fenster und E-Ink-Update muss ein Stützkondensator liefern, sonst bricht die Zellspannung ein und ein Teil der Kapazität bleibt ungenutzt. Dazu kommen Fangfenster, Quarzdrift und Alarmhäufigkeit als Variablen. Selbst konservativ gerechnet bleibt vom Ziel „mehr als sechs Monate“ ein Sicherheitsfaktor von rund 2-3.
| Komponente | ≈ € / Stück (10er-Serie) |
|---|---|
| Microchip SAMR34 | 7,00 |
| 1,54″ E-Ink BWRY 200 × 200 | 10,00 |
| Chip-Antenne + Anpassnetzwerk | 2,00 |
| Quarze (32,768 kHz + TCXO) | 2,50 |
| Transducer (Piezo) | 1,50 |
| USB-Buchse, CR2032-Halter + Zelle | 2,00 |
| Passives, LDO, Stützkondensator | 2,50 |
| PCB 4-lagig (10 Stück) | 3,00 |
| Gehäuse (3D-Druck, Eigendruck) | 1,50 |
| Summe Material | ≈ 32 € |
Mit Versand, Zoll und Ausschussreserve realistisch ≈ 35-40 € pro Mustergerät; Bestückung als Eigenleistung gerechnet (Fremdbestückung: + 5-10 €). Display und SAMR34 machen gut die Hälfte der Kosten aus. In einer 100er-Serie fällt der Stückpreis auf etwa 22-25 €.
Auf der Senderseite gibt es bewusst nichts Exotisches - Standardteile, die jeder OM beschaffen kann. Die ganze Intelligenz steckt im Protokoll und im Empfänger.
| Kern-Sender | ≈ € |
|---|---|
| Raspberry Pi (Mini-Format) + SD-Karte | 30 |
| SX1268-Modul (mit TCXO) | 8 |
| Mitsubishi RA60H3847M1 PA-Modul | 100 |
| Kühlkörper + Lüfter | 25 |
| Netzteil 12,5 V / ≥ 15 A | 50 |
| Sender-PCB + Tiefpass-Bauteile | 25 |
| Abgeschirmtes Gehäuse (Alu, wetterfest) | 40 |
| Kleinteile, Sequencer, DC-Wandler | 20 |
| Zwischensumme | ≈ 300 € |
| Standort-Zubehör | ≈ € |
|---|---|
| Cavity-Bandpassfilter 70 cm (gebraucht/Kit) | 90 |
| Antenne (Rundstrahler) | 80 |
| Koaxkabel + Stecker | 40 |
| RX-Empfänger fürs Relais-Audio (gebraucht) | 40 |
| Zwischensumme | ≈ 250 € |
Gesamt ≈ 550 €, je nach Bezugsquellen 500-650 € - einmalig: ein Sender versorgt beliebig viele Empfänger. Ein Treiber ist nicht nötig, der SX1268 liefert mit +22 dBm mehr als die ~50 mW, die die RA60H3847M1 für Nennleistung braucht - eher gehört ein Dämpfungsglied dazwischen. Das Netzteil nicht unterschätzen: bei ~40 % PA-Wirkungsgrad bedeuten 60 W HF gut 150 W Aufnahme.
