Genaue Frequenzmessungenmit Ihrem WSPR-Setup
Joe Taylor, K1JT
Letztes Update: 4. November 2010

Einführung
Das populäre Programm WSPR - Weak Signal Propagation Reporter - hat neue Aufmerksamkeit auf die Wichtigkeit der Frequenzgenauigkeit und -stabilität bei Amateurfunkkommunikation mit schwachen Signalen gelenkt. In Anhang C des WSPR 2.0-Benutzerhandbuchs wird
erklärt, wie Sie Ihren modernen Transceiver kalibrieren, damit Sie Ihre eigene Frequenz kennen und die Frequenz anderer Funkignale mit Genauigkeiten besser als ein Hertz messen
können. Mit FMT - einem Paket neuer Softwaretools, die unten beschrieben werden - können
Sie diese Techniken anpassen, um Messungen für andere Zwecke durchzuführen, einschließlich des Frequenzmessungscontest der ARRL. Der nächste Contest ist im November 2017.
Messungen, die mit Ihrem Standard-WSPR-Setup durchgeführt werden, können gut genug
sein, um Sie in die oberste Stufe der Teilnehmer im Frequenzmessungstest zu bringen. Sie
benötigen einen Transceiver für die Verwendung von WSPR, einschließlich CAT-Steuerung.
Mit dieser Technik benötigen Sie keinen GPS-Empfänger, keinen Rubidium-Oszillator, keinenhochgenauen Frequenzzähler oder andere teure Laborgeräte.
Mit den FMT-Tools können Sie die Kalibrierung Ihres Radios automatisieren und damit
Frequenzmessungen durchführen. Um gute Ergebnisse zu erzielen, müssen Sie jedoch
genau überlegen, was Sie tun und warum. Diese Anweisungen sollen Ihnen helfen, dasProgramm richtig zu bedienen.

Software Installation
Die FMT-Software enthält die neueste WSPR-Version, die von der WSJT-Homepage heruntergeladen werden kann. Klicken Sie am linken Rand auf WSPR und dann unter Downloads auf
den entsprechenden Link. Installieren Sie das Programm wie gewohnt für Ihr Betriebssystem.
Wenn Sie Windows verwenden, empfehle ich die Installation in einem Verzeichnis wie
C:\Radio\WSPR anstelle des Standardspeicherorts C:\Programme\WSPR.

Kalibrieren Ihres Gerätes
Die FMT-Softwaretools werden von der Befehlszeile aus gesteuert. (Wenn Sie nicht mit derArbeit über die Befehlszeile firm sind, müssen Sie etwas mehr lernen. Wenn Sie ein GUI-gesteuertes Programm benötigen, müssen Sie möglicherweise woanders suchen.) Stellen Sie
sicher, dass WSPR 2.12 ordnungsgemäß arbeitet und richtig für Ihre Soundkarte und für die
CAT-Steuerung Ihres Transceivers konfiguriert ist. Führen Sie mindestens einen Bandwechselbefehl innerhalb von WSPR aus, um sicherzustellen, dass Ihr Funkgerät CAT-Befehlen gehorcht. WSPR 2.12 erstellt eine Datei fmt.ini mit Parametern, die fmt für die
CAT- und Soundkartensteuerung benötigt.
Öffnen Sie ein Command-Fenster und wechseln Sie in das Verzeichnis, in dem Sie
WSPR 2.12 installiert haben. Stellen Sie sicher, dass die ausführbaren Programme fmt,
fmtave, fcal und fmeasure vorhanden sind, indem Sie jeden Programmnamen an der
Eingabeaufforderung eingeben. Nachrichten als Antwort auf diese Befehle geben einfache Anleitungen zu ihrer erforderlichen Befehlssyntax:

1

C:\Radio\wspr> fmt
Usage:
fmt <kHz> <0|1> <offset> <range> <tsec> <call>
Example: fmt 10000
1
1500
100
30
WWV
C:\Radio\wspr> fmtave
Usage:
fmtave <infile>
Example: fmtave fmt.all
C:\Radio\wspr> fcal
Usage:
fcal <infile>
Example: fcal fmtave.out
C:\Radio\wspr> fmeasure
Usage:
fmeasure <infile>
Example: fmeasure fmtave.out
Das Programm fmt benötigt sechs Parameter nach dem Programmnamen - eine
Nennfrequenz in kHz, ein Flag (0 oder 1) zur Angabe, ob es sich um eine Kalibriermessung
handelt, den gewünschten Offset in Hz, den Suchbereich in Hz oberhalb und unterhalb dereingestellten Frequenz, Dauer der Messung in Sekunden und Rufzeichen des Senders. Um
beispielsweise eine 30-sekündige Kalibrierungsmessung des WWV-10-MHz-Signals
vorzunehmen, stellen Sie Ihren Empfänger so, dass der WWV-Träger eine erwartete
Schwebung von 1500 Hz liefert und suchen Sie über einen Bereich ± 100 Hz von dieser
Audiofrequenz aus mit folgendem Kommando:
C:\Radio\wspr>fmt 10000 1 1500 100 30 WWV
Als Antwort auf diesen Befehl setzt das Programm fmt die Frequenz auf 9,998500 MHz
und empfängt 30 Sekunden lang Audio. Das Audiosignal wird dann in überlappenden
Segmenten von etwa 6s Länge analysiert, jeweils mit Zwischenraum von etwa 3s. Fürjedes Segment gibt das Programm eine Zeile aus ähnlich denen in der nachfolgenden
Tabelle:UTC

Freq CAL Offset fMeas
DF
Level
S/N Call(kHz) ?
(Hz)
(Hz)
(Hz)
(dB) (dB)-----------------------------------------------------------------15:34:44 10000 1 1500 1516.339
16.3395.3
44.5 WWV
15:34:47 10000 1 1500 1516.491
16.491
9.1
46.3 WWV
15:34:49 10000 1 1500 1516.493
16.4938.4
48.0 WWV
15:34:52 10000 1 1500 1516.317
16.317
6.7
42.3 WWV
15:34:55 10000 1 1500 1516.302
16.302
6.7
44.5 WWV
15:34:58 10000 1 1500 1516.500
16.5007.2
40.5 WWV
15:35:00 10000 1 1500 1515.917
15.917
4.4
41.3 WWV
15:35:03 10000 1 1500 1515.745
15.7455.2
40.8 WWV
15:35:06 10000 1 1500 1516.523
16.5236.6
41.0 WWV
15:35:09 10000 1 1500 1516.423
16.4235.4
43.2 WWV
Hier ist fMeas die beobachtete Frequenz der Schwebung und DF = fMeas - Offset ist
der gemessene Anzeigefehler. Die Ausgabe von fmt erscheint auch (ohne Spaltenüber2

schriften) in der Datei fmt.out - die bei jedem Programmaufruf neu gestartet wird - und in
fmt.all, wo sie gesammelt wird, bis Sie die Datei explizit löschen.
Wie in Anhang C des WSPR 2.0-Benutzerhandbuchs beschrieben, sollten Sie zum
Kalibrieren Ihres Gerätes eine Reihe von Messungen wie im vorigen Beispiel (über einen
Frequenzbereich) durchführen. Dieser Prozess kann automatisiert werden, indem eine
Windows-Batch-Datei oder ein Linux-Shell-Skript ähnlich dem folgenden ausgeführt wird, dasich als gocal.bat bezeichne:
C:\Radio\wspr> type gocal.bat
fmt
fmt
fmt
fmt
fmt
fmt
fmt
fmt
fmt
fmt
fmt

660
880
1210
2500
3330
5000
7850
10000
14670
15000
20000

1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1

1500
1500
1500
1500
1500
1500
1500
1500
1500
1500
1500

100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100

30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30

WFAN
WCBS
WPHT
WWV
CHU
WWV
CHU
WWV
CHU
WWV
WWV

In Linux ist der Name des Skripts einfach gocal (ohne die Erweiterung), aber der Inhalt ist
derselbe. Das Ausführen der Stapeldatei führt dazu, dass Kalibrierungssequenzen für jede
Station ausgeführt werden, deren Frequenzkalibrierung Sie vertrauen. Für dieses Beispiel
verwendete ich lokale AM-Rundfunkstationen WFAN (660), WCBS (880), WPHT (1210) und
die HF-Standardfrequenzübertragungen von WWV und CHU. Verwenden Sie gocal als
Vorlage und erstellen Sie Ihre eigene Batch-Datei mit Stationen, die Sie zur jeweiligen
Tageszeit gut empfangen können. Sie benötigen nicht so viele Kalibrierstationen wie im
Beispiel gezeigt, aber achten Sie darauf, genug zu verwenden, um einen Bereich vonFrequenzen vom AM-Rundfunkband bis mindestens 10 MHz abzudecken.
Nach der Eingabe von gocal am Prompt sollten Sie die Ausgabe von fmt zeilenweise in derDatei sehen und die Messungen werden in fmt.all akkumuliert. Hier ist eine abgekürzte
Kopie von fmt.all, die durch die Ausführung von gocal.bat eines Nachmittags auf
meiner Station erhalten wurde (die Spaltenüberschriften wurden von Hand hinzugefügt):UTC

Freq CAL Offset fMeas
DF
Level
S/N Call(kHz) ?
(Hz)
(Hz)
(Hz)
(dB) (dB)-----------------------------------------------------------------15:41:51
660 1 1500 1503.103
3.103
1.5
54.4 WFAN
15:41:54
660 1 1500 1503.103
3.103
1.7
54.1 WFAN
15:41:56
660 1 1500 1503.103
3.103
2.1
53.6 WFAN...
15:42:22
880 1 1500 1503.459
3.459
1.8
56.4 WCBS
15:42:25
880 1 1500 1503.460
3.460
2.6
55.5 WCBS
15:42:27
880 1 1500 1503.459
3.459
1.5
56.6 WCBS...
15:42:53
1210 1 1500 1503.850
3.850
1.0
56.6 WPHT
15:42:56
1210 1 1500 1503.851
3.851
-0.8
58.4 WPHT
15:42:58
...

1210

1

1500

1503.849
3

3.849

0.5

57.2 WPHT

15:43:23
15:43:26
15:43:28...
15:43:54
15:43:57
15:43:59...
15:44:25
15:44:28
15:44:30...
15:44:55
15:44:58
15:45:00...
15:45:26
15:45:29
15:45:31...
15:45:57
15:46:00
15:46:02...
15:46:27
15:46:30
15:46:32...
15:46:58
15:47:01
15:47:03
...

2500
2500
2500

1
1
1

1500
1500
1500

1559.336
1403.312
1418.310

59.336-96.688-81.690

-4.1
-3.9
-4.1

9.7 WWV
7.8 WWV
8.1 WWV

3330
3330
3330

1
1
1

1500
1500
1500

1506.960
1506.961
1506.960

6.960
6.961
6.960

1.4
0.5
0.1

65.2 CHU
65.7 CHU
65.7 CHU

5000
5000
5000

1
1
1

1500
1500
1500

1509.350
1509.345
1509.342

9.350
9.345
9.342

0.7
0.5
0.9

27.5 WWV
27.4 WWV
28.5 WWV

7850
7850
7850

1
1
1

1500
1500
1500

1513.547
1513.550
1513.556

13.547
13.55013.556

17.1
15.5
17.1

58.6 CHU
60.0 CHU
58.4 CHU

10000
10000
10000

1
1
1

1500
1500
1500

1516.681
1516.656
1516.789

16.68116.65616.789

6.7
4.8
6.6

46.2 WWV
42.8 WWV
49.0 WWV

14670
14670
14670

1
1
1

1500
1500
1500

1523.601
1523.066
1523.660

23.60123.06623.660

-3.4
-3.4
-3.5

28.6 CHU
31.0 CHU
30.3 CHU

15000
15000
15000

1
1
1

1500
1500
1500

1523.940
1523.818
1523.832

23.94023.81823.832

5.1
4.5
1.7

49.2 WWV
53.1 WWV
50.5 WWV

20000
20000
20000

1
1
1

1500
1500
1500

1530.897
1530.793
1530.779

30.89730.79330.779

22.3
22.1
22.1

35.6 WWV
33.4 WWV
36.9 WWV***

Beachten Sie, dass die DF-Messungen für eine bestimmte Station normalerweise innerhalb
weniger Zehntel Hz übereinstimmen. Darüber hinaus nehmen sie im Allgemeinen proportional
zur Stationsfrequenz zu (oder nehmen ab). Am Nachmittag höre ich WWV bei 2,5 MHz nicht,
also sind diese Einträge in diesem Beispiel Müll. Sie sollten vor der weiteren Verarbeitung aus
der Datei gelöscht werden. Einen groben Hinweis für potenziell fragwürdige Einträge liefert
die S/N-Messung und ein "*" am Zeilenende kennzeichnet alle Messungen mit S/N <20 dB.
Sie müssen lernen, falsche Messungen aus der Tabelle zu erkennen und zu entfernen.
Verwenden Sie Windows Notepad (oder Ihren bevorzugten Texteditor), um ungültige Zeilen
aus fmt.all zu löschen. Nachdem dies geschehen ist, führen Sie das Programm fmtave
aus, um alle gültigen Messungen für jede Station zu mitteln. Ihr Bildschirm sollte so aussehen wie die auf der nächsten Seite wiedergegebene Ausgabe. Die gleiche Ausgabe (ohne
Spaltenüberschriften) erscheint in der Datei fmtave.out. In dieser Tabelle ist N die Anzahl
der gültigen Messungen bei jeder Frequenz, und rms ist die quadratische Mittelwertstreuung
einzelner Messungen von DF über den angegebenen Durchschnitt. Jeder Eintrag in derEffektivwertspalte, der größer als einige Zehntel Hz ist, ist ein wahrscheinlicher Indikator fürProbleme mit der Messung.
4

C:\Radio\wspr> fmtave fmt.all
Freq
DF
CAL
N
rms
UTC
Call
(kHz)
(Hz)
?
(Hz)
--------------------------------------------------0.660
3.103
1
10
0.00 15:41:51 WFAN
0.880
3.459
1
10
0.00 15:42:22 WCBS
1.210
3.850
1
10
0.00 15:42:53 WPHT
3.330
6.960
1
10
0.00 15:43:54 CHU
5.000
9.343
1
10
0.00 15:44:25 WWV
7.850 13.559
1
10
0.02 15:44:55 CHU
10.000 16.772
1
10
0.11 15:45:26 WWV
14.670 23.245
1
10
0.25 15:45:57 CHU
15.000 23.824
1
10
0.05 15:46:27 WWV
20.000 30.834
110
0.07 15:46:58 WWV
Der nächste Schritt besteht darin, eine lineare Kalibrierfunktion an die Reihenfolge der Messpaare (Freq,DF) anzupassen, die in den ersten beiden Spalten von fmtave.out angezeigt
werden. Wie in Anhang C des Benutzerhandbuchs beschrieben, können Sie dazu das Programm fcal ausführen und den Namen der Datei übergeben, die Ihre gemittelten Kalibriermessungen enthält:
C:\Radio\wspr> fcal fmtave.out
FreqDF
Meas Freq
Resid Call
(MHz)
(Hz)
(MHz)
(Hz)
-----------------------------------------------0.660
3.103
0.660003103-0.036 WFAN
0.880
3.459
0.880003459
0.004 WCBS
1.210
3.850
1.210003850-0.080 WPHT
3.330
6.960
3.330006960-0.019 CHU
5.000
9.343
5.000009343-0.038 WWV
7.850 13.559
7.850013559
0.078 CHU
10.000 16.772
10.000016772
0.199 WWV
14.670 23.245
14.670023245-0.045 CHU
15.000 23.824
15.000023824
0.059 WWV
20.000 30.834
20.000030834-0.123 WWV
A:err:

2.19 Hz
0.05

B:

1.4384 ppm
0.0047

StdDev:

0.097 Hz

Alle Zeilen, die in Spalte 3 der Datei fmtave.out 0 (Null) haben, werden bei der
Berechnung der Kalibrierparameter ignoriert.
Spalte 3 der Bildschirmausgabe des Programms fcal gibt die Frequenz jeder
Kalibrierstation an, entsprechend Ihrem nicht kalibrierten Gerät. Spalte 4 ist die Differenz
zwischen Ihrer korrigierten Messung und der Nennfrequenz der Station - mit anderen
Worten, der Restfehler in Hz, nachdem Sie die Kalibrierfunktion Ihres Gerätes angewendet
haben. Die letzten beiden Ausgabezeilen geben den Achsenabschnitt A und die Steigung B
der linearen Kalibrierfunktion sowie die geschätzten Unsicherheiten von A und B an. (Diessind die Konstanten, die im Menü Setup | Advanced von WSPR eingegeben werden
müssen. Sie werden in die Datei fcal.out geschrieben und Sie können sie beim nächsten
5Start von WSPR automatisieren, indem Sie im Menü Setup | Advanced auf Read A and B
von fcal.out klicken.) Die Kalibrierkonstanten werden auch im letzten Schritt zur
Durchführung von FMT-Messungen verwendet.
Der unten abgebildete Graph veranschaulicht die ausgezeichnete Anpassung der Geraden
DF = A + Bf an die gemittelten Messungen in der Beispieldatei fmtave.out. Die Streuung
der Messungen um die angepasste Linie beträgt ungefähr 0,1 Hz - genau wie es sein sollte,
gemäß der oben gezeigten berechneten Standardabweichung von 0,097 Hz.

6Empfohlene Prozedur für ARRL Frequency Measuring Contest
Der Contest im November erstreckt sich über Intervalle, die jeweils ein anderes Testsignal
liefern. Genaueres erfahren Sie hier → http://www.arrl.org/frequency-measuring-test/
Um die Möglichkeit von Tippfehlern während wichtiger Zeiten zu vermeiden, empfehle ich,
Batchdateien mit Namen zu erstellen, die der Start-UTC jedes Testintervalls entsprechen.
Zum Beispiel wird meine erste Datei nach dem Startzeitpunkt 0203.bat benannt (odereinfach 0203 in Linux) und wird diese Befehlszeile enthalten:
fmt 7064 0 1500 1000 180 K5CM
Wenn Sie an der Eingabeaufforderung 0203 eingeben, wird fmt drei Minuten langausgeführt. Dabei werden 64 Frequenzmessungen des stärksten Trägers zwischen 7063 und
7065 kHz durchgeführt. Ähnliche Batchdateien sollten für jedes der anderen Testsignale im
Voraus vorbereitet werden.
Mein Gesamtrezept für Messungen im FMT beinhaltet somit folgende Schritte:
1. Löschen oder umbenennen Sie jede existierende Datei fmt.all.
2. Starten Sie die Batchdatei gocal.
3. Verwenden Sie Batchdateien zum Start von fmt für jede Messung
4. Starten Sie die Batchdatei gocal ein weiteres Mal
5. Fertigen Sie ein Backup von fmt.all und nennen Sie es z.B fmt.all.Nov2017
Wenn Sie vor und nach den Testmessungen gocal durchführen, können Sie die
Kalibrierstabilität Ihres Gerätes testen. Hinweis: Sie sollten es einschalten und zumindest 24
Stunden vor dem Test eingeschaltet lassen, um ev. mögliche thermische Drifts zu
minimieren.
Nachdem Sie Ihre Backup-Datei kopiert haben (Schritt 5 oben), sind Ihre Messaufgaben
abgeschlossen!

Analysieren Ihrer Daten
Also ... jetzt ist es an der Zeit, Ihre Daten zu analysieren. Um ein Beispiel für diesen letzten
Schritt zu geben, stellen wir uns vor, dass das K5CM-Signal bei 7064 MHz eine Station
unbekannter Frequenz und kein Kalibrator war (Spalte 3 enthält 0, rot markiert)
7.464

9.343

0

10

0.00

02:03:25 K5CM

Ihr letzter Schritt ist jetzt einfach: Führen Sie das Programm fmeasure auf Ihren gemittelten
Messungen aus, wie auf der nächsten Seite dargestellt.

7

C:\Radio\wspr> fmeasure fmtave.out
Freq
DF
A+B*f
Corrected
(MHz)
(Hz)
(Hz)
(MHz)
---------------------------------------7.464
9.343
9.381
7.463999962
Die Ausgabe wird auch in der Datei fmeasure.out gespeichert. Spalte 3 ist der interpolierte
Wert des Anzeigefehlers Ihres Transceivers bei der Frequenz des Testsignals. Spalte 4 ist
das, worauf Sie gewartet haben, Ihre beste Schätzung der wahren Frequenz des Testsignals.
In diesem Fall wurde die Frequenz von einem unbekannten Wert als 7,463999962 MHz
gemessen - nur 38 Millihertz unter dem korrekten Wert von 7,464000000 MHz.

Individuelle Programmfunktionen
Zusammengefasst: Jedes der Dienstprogramme und die Batchdateien im FMT-Paket
führen eine einzige Funktion aus. Hier sind sie wieder:
1. fmt – Setzt die Frequenz eines CAT-gesteuerten Gerätes und führt eine Folge vonMessungen des stärksten resultierenden Audiotons in der Nähe einer bestimmten
Offset-Frequenz durch. Die Eingabeparameter werden von der Befehlszeileübernommen und die Ausgabe geht in die Dateien fmt.out und fmt.all. Letztere
Datei ist kumulativ.
2. gocal – Batchdatei, muss an Ihre Bedürfnisse angepasst werden. Führt das
Programm fmt für eine Reihe spezifizierter Frequenzkalibrierstationen aus. Die
Ausgabe wird in der Datei fmt.all akkumuliert.
3. 0203, 0206, … – Optionale Batch-Dateien, die Sie im Voraus ausarbeiten, um das
Programm fmt für jedes Messintervall im ARRL-Frequenzmesscontest auszuführen.
Jeder Aufruf von fmt hängt mehr Zeilen an fmt.all an.
4. fmtave – Durchschnittsdaten in einer angegebenen Datei mit dem Format
fmt.all. Die Ausgabe geht in die Datei fmtave.out.
5. fcal – Berechnet eine am besten passende Gerade für Daten, die in fmtave.out
gespeichert sind. Die Ergebnisse werden in der Datei fcal.out gespeichert.
6. fmeasure – Berechnet die richtig kalibrierte Frequenz jedes Testsignals in der Datei
fmtave.out. Die Ergebnisse werden in der Datei fmeasure.out gespeichert. Diessind die Zahlen, die Sie bei der Eingabe des Frequenzmessungscontests angeben
sollten.

8