Stromverbrauch bei DAB+


kieselsteini

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Hallo liebe Radio-Freunde,

ich habe zum Stromverbrauch bei DAB+ ein paar Fragen. Ich bin tatsächlich erst vor Kurzem testweise auf DAB+ umgestiegen und habe mir dazu ein einfaches Radio für ~50€ gekauft um den Empfang und die Qualität der Radioprogramme selbst zu erfahren, bevor ich tiefer in die Tasche greife. Dabei habe ich festgestellt, dass mein kleines Radio sowohl für UKW als auch für DAB+ ziemlich genau gleich viel Strom "frisst" (2,1W). Also kann ich zumindest auf Empfängerseite das Märchen von stromfressenden DAB+ Radios wohl abhaken.

Aber wie sieht es denn auf der Senderseite aus? Ich habe mir mal exemplarisch den Sender Dillberg des Bayerischen Rundfunks angesehen (von dort kommt wohl auch mein Radio-Programm). Da verbläst der Sender ~25KW pro Radio Station (also Bayern 1, 2, 3 etc.). Wobei DAB+ ein ganzer Block (mit mehr Radio-Programmen des BR) nur mit 10KW sendet. Also eigentlich eine schöne Sache. Eigentlich ... denn dann habe ich festgestellt, dass der BR seine Programme auf verschiedenen Blöcken offenbar gleichzeitig sendet. Wieso wird das Radio-Programm auf verschiedenen Blöcken gesendet? Reichen die 10KW da dann doch nicht aus?

Wieso braucht DAB+ überhaupt weniger Sendeleistung? Sind dann mehr Sendetürme aufgestellt?
Vielleicht kann mich hier der eine oder andere etwas aufklären und einen alten Radio-Hörer etwas von der modernen Technik erklären.

Vielen herzlichen Dank,
Sebastian
 

s.matze

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Dillberg 6C hat angeblich 25.000 Watt = ~ 24 dbW

helmuthzeitler.com/radio/bayern/details.php?id=4176

Damit entspricht die Sendeleistung im VHF-III Band im DAB+-Modus exakt der im VHF-II Band in FM-Modus.
 
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lg74

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Ich habe mir mal exemplarisch den Sender Dillberg des Bayerischen Rundfunks angesehen (von dort kommt wohl auch mein Radio-Programm). Da verbläst der Sender ~25KW pro Radio Station (also Bayern 1, 2, 3 etc.).
Das sind Angaben der "äquivalenten isotropen Strahlungsleistung" bezogen auf einen sogenannten "isotropen Strahler" oder Angaben der "äquivalenten Strahlungsleistung" bezogen auf einen simplen Dipolstrahler. Ich glaube, es ist letzteres, bin mir spontan aber nicht ganz sicher.

Das geht bei einem Kugelstrahler z.B. grob gesagt so: denke Dir eine Sendeantenne, die allseitig in den Raum abstrahlt, also nach vorne, hinten, oben, unten, schräg vorne links unten, schräg hinten links oben, ... also letztlich gleichverteilt überall hin. Füttere nun dort eine bestimmte Hochfrequenzleistung je ausgestrahltes Programm hinein. Es kommt eine Abstrahlung zustande und du kannst z.B. in 10 km Abstand Deine Empfangsantenne und Deinen Messempfänger positionieren und bekommst eine bestimmte Signalstärke angezeigt.

Nun ist es sinnlos, nach oben abzustrahlen - da ist niemand außer Flugzeugen und Ballonfahrern. Das ist sinnvlos verbratene Energie. Also kann man den oberen Halbraum komplett unversorgt lassen. Denke Dir also den Kugelstrahler in der oberen Hälfte demontiert. Damit muss man auch nur noch die halbe Sendeleistung reinstecken in diese Antenne, um im unteren Halbraum die gleiche Abstrahlungsleistung wie vorher zu erreichen.

Also kann man den Sender um 3 dB runterdrehen (halbe Sendeleistung) und am Messempfänger merkt man gar nichts. Man würde nur in einem Ballon oberhalb der Höhe der Sendeantenne merken, dass da was weg ist.

Das ganze geht weiter: es ist auch sinnlos, so massiv direkt nach unten zu braten. Genau am Mastfuß, mit z.B. am Dillberg nur 167 m Abstand zu den Antennen, ist es ja so nah, da reicht eine minimalste Leistung aus zur vollen Versorgung. Etwas weiter weg, wenige km vom Sender, ist der Abstand zwar größer, aber dennoch braucht es auch dort nicht die volle Leistung so steil nach unten. Weit weg, unter einem Winkel von zunehmend gegen 90° zum Mast gehend, ist der Abstand groß, da braucht es die höchste Strahlungsleistung, damit dort noch genug ankommt.

Also kann man den halben Kugelstrahler nochmals umbauen, in einen Strahler, der fast nur wie ein Leuchtturm seinen Lichtkegel übers Meer wirft, entsprechend die Sendeleistung ausgibt. Das meiste leicht schräg nach unten gerichtet, je mehr Steilheit umso weniger anteilige Sendeleistung in diesen Raumwinkelbereich.

Das spart nochmals. Man kann den Sender in seiner Leistung also noch weiter runter drehen, ohne dass am Messempfänger in einiger Entfernung ein Einbruch zu bemerken ist.

Große Senderstandorte wie der Dillberg arbeiten mit Antennenspalten, also mehreren Einzelantennen untereinander. Das schärft die Abstrahlung "nach vorne" und blendet zunehmend die Abstrahlung nach unten oder nach oben aus. Durch geschickte Anordnung der Antennen und exakt bemessene Anschlussleitungen zu den einzelnen Antennen kann man dem Signal einen definierten Downtilt geben. Dazu muss das Signal bei der Aussendung an der untersten Antenne einer Spalte gegenüber dem Signal, das von der obersten Antenne ausgestrahlt wird, etwas verzögert werden (= gering längere Leitung zur untersten Antenne). Die Antennen dazwischen bekommen entsprechend abgestufte Leitungslängen.

Hier sieht man die UKW-Systeme am Dillberg:



Das ist eine riesige Anlage mit Rundstrahlung für alle Programme außer Bayern 2 Süd und offenbar Bayern 1 Niederbayern/Oberpfalz. Die große Zahl der übereinander montierten UKW-Antennen macht die Abstrahlung engwinklig in der vertikalen Richtung. Ich schätze, dass deshalb nur ca. 1/10 der genannten Abstrahlungsleistung reingeschoben werden muss.

Nimm also mal grob statt 25 kW eher 2,5 kW Senderausgangsleistung (wobei die UKW-Weiche dahinter auch nochmal was schluckt, die Kabel ebenso).

Aktuelle UKW-Sender (natürlich voll transistorisiert mit den modernsten erhältlichen Bauteilen) haben über-alles-Wirkungsgrade von ca. 70-80%, egal ob klein oder groß:




Man kommt also im günstigsten Fall je UKW-Frequenz am Dillberg mit geschätzt 3,3 kW zzgl. "Arbeitsumgebung" (Encoder, Stereocoder / RDS-Coder, falls separat benötigt, Gebäudeklimatisierung etc.) aus.

An kleinen Senderstandorten, irgendwelche Funzeln für eine Kleinstadt, hat man häufig nur ein oder zwei Yagi-Antennen in einer Ebene. Da ist nix mit Antennenspalten. Entsprechnd mies ist der Antennengewinn. Da muss man durchaus unten in Senderausgangsleistung soviel reinpumpen, wie man oben in ERP aus der Antenne rausbekommt. Es gibt Standorte, die unten 300 W aus dem Sender geben und oben ca. 300 W ERP rausbekommen. Deshalb sind wenige Großstandorte deutlich effizienter als viele Kleinstandorte. Das Deutschlandradio kann davon mehr als nur ein Lied singen...

Bei DAB+ ist das mit den Antennen genauso. Für 10 kW ERP reichen dann z.B. ab Sender bei Großstandorten 3 kW Leistung. An kleineren Standorten braucht man aber auch schonmal 6 kW vom Sender für 10 kW ERP an den Antennen.

Dazu kommt, dass DAB-Sender wegen ihrer extremen Anforderungen hinsichtlich Linearität bislang nicht den Wirkungsgrad erreichen, den moderne UKW-Sender erreichen. Auch mit dem cleveren Doherty-Verstärker sind es dann z.B. nur maximal 46%:


Dafür teilen sich halt bei DAB+ (meist zu) viele Programme einen Mux.

Nun kann man Szenarien durchspielen.

Eigentlich ... denn dann habe ich festgestellt, dass der BR seine Programme auf verschiedenen Blöcken offenbar gleichzeitig sendet. Wieso wird das Radio-Programm auf verschiedenen Blöcken gesendet? Reichen die 10KW da dann doch nicht aus?

Der BR regioanlisiert Bayern 1 und Bayern 2. Es gibt also z.B. Zeiten, zu denen auf Bayern 1 insgesamt in 5 Regionen jeweils anderes Programm auf UKW läuft. Dazu nimmt man die UKW-Sender her, die Bayern 1 übertragen und versorgt immer die Senderstandorte der jeweiligen Region mit dem speziellen Regionalprogramm. Man hat also einfach gesagt 5 Leitungen zu 5 Sendergruppen. Die meiste Zeit des Tages kommt auf allen 5 Leitungen das gleiche Programm, nur zur Regionalisierung ist es separat.

Das geht auf DAB so nicht. Dort überträgt man ein Programmpaket idealerweise von allen Senderstandorten im gleichen Kanal (Gleichwellennetz). Die Ausstrahlung wird so getimed (GPS), dass die Bereiche mit schlechtem Empfang durch Auslöschung aufgrund Mehrwegeempfang nach Möglichkeit in eher dünn besiedeltem Gebiet und nicht entlang von Autobahnen liegen. Bedingung für diese Gleichwellennetze ist aber, dass alle Sender exakt die gleichen Daten raushauen. Man kann also nicht einfach dem bayernweiten Kanal 11D am Ochsenkopf ein anderes Bayern 1 aufschalten als am Wendelstein. Es wäre dann nicht mehr des gleiche Datenstrom, es gäbe ein anderes Muster in der abgestrahlten Hochfrequenz und damit bräche das Gleichwellennetz zusammen.

Also ist Bayern 1 in die Regionalmuxe ausgelagert, zusammen mit den lokalen Privatradios. Die senden dann immer nur in einer Region auf diesem Mux. Eine Regio (Nby/Opf) hat man im bayernweiten Mux gelassen. Bei Bayern 2 sendet Süd bayernweit und Nord in den betroffenen Regionalmuxen. Eine sehr clevere Lösung, weit besser als z.B. MDR Thüringen, die wegen weniger Minuten am Tag manels Regionalmux 4 mal das ansonsten identische Programm im MDR-Thüringen-Mux laufen haben. Dementsprechend mies sind die Datenraten aller Programme, der MDR klingt auf DAB lausig.

Wieso braucht DAB+ überhaupt weniger Sendeleistung? Sind dann mehr Sendetürme aufgestellt?

Prinzipiell ist dem tatsächlich so. Man verringert den overspill (die Abstrahlung aus dem eigentlichen Sendegebiet heraus) und stellt innerhalb des Sendegebietes lieber einige kleinere Sender zusätzlich auf. Die werden dann zeitlich so eingebunden, dass sie möglichst optimal mit den anderen Sendern in diesem Netz gemeinsam performen - auf dem gleichen Kanal. Es gibt Berechnungen, dass das erstens wohl energieökonomischer ist und zweitens kann man einen nach außen recht eng begrenzten Kanal leichter in gewissem Abstand wiederverwenden für ein völlig anderes DAB-Paket.
 
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kieselsteini

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Vielen herzlichen Dank für diese sehr ausführliche und professionelle Antwort. Da hat wohl jemand wirklich Ahnung von Rundfunktechnik. Ich muss all diese Informationen erst noch einmal in Ruhe verarbeiten. Da habe ich jetzt einiges zu Lesen und zu Verstehen heute Abend. Danke nochmals!
 

lg74

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Da habe ich jetzt einiges zu Lesen
...und zum Schauen:


Ein schönes Video vom Medienjournalisten Jörg Wagner, der u.a. das Medienmagazin von RBB Radio Eins gestaltet:


Wir sehen Eindrücke vom Sender Scholzplatz des RBB. Der Scholzplatz war einst ein wichtiger Sender für die Versorgung der DDR mit "Westradio" - in diesem Falle mit dem SFB. Heute strahlen von dort RBB 88acht, RBB Kulturradio, RBB Inforadio, COSMO sowie einige kleine Privatsender auf UKW aus, dazu DAB+ und DVB-T2.

Bei 1:25 kommt der Mast rechts langsam ins Bild. Dahinter die Havel, ganz hinten dann irgendwo der Bismarck-Turm und die Lieper Bucht, ich kanns optisch nicht auflösen.

3:39
Blick in den Senderraum. Links die damals nagelneuen UKW-Sender von Worldcast / Ecreso ("Dosensuppensender" nennt man sie andernorts, warum wohl...). 5 Sender stehen da nebeneinander, 4 davon übertragen RBB-Programme (88acht, Kulturradio, Inforadio, COSMO), der fünfte Sender ist Reserve und kann für einen der anderen Sender einspringen. Man nennt das 4+1-Redundanz. Die Ecreso-Sender sind luftgekühlt, was für eine herrliche Geräuschkulisse sorgt - die vorherigen Sender dürften wassergekühlt gewesen sein.

Einer der beiden großen UKW-Senderbetreiber, der in das einst von der Telekom später Media Broadcast betriebene Sendergeschäft eingestiegen ist, nutzt ausschließlich Ecreso: UPLINK Network arbeiten mit diesen Sendern und so stehen die heute bundesweit für DLF und DLF Kultur sowie an den brandenburgischen Standorten und auf dem ostberliner Fernsehturm (Senderbetrieb historisch bedingt im Osten durch die Post, damit seit 1990 durch die Bundespost und später durch Telekom, dann MB und nun neue unternehmen) auch für den RBB, darüber hinaus für einige ostdeutsche Privatradios und auch der NDR MeckPomm geift auf UPLINK Network als Dienstleister zurück.

So war es nur zu verständlich, dass der RBB an seinem traditionell selbst betriebenen Standort in Westberlin auch die Sendeanlagen verbaut, die er vom Dienstleister seiner Programme in Ostberlin und Brandenburg hingestellt bekommen hat.

Die silbernen Schläuche oben sind Zuluft- und Abluftschläuche.

Diese Sender sind hochmodular. Die Hochfrequenzleistung wird in Einschüben erzeugt, das sind die "Schubladen" mit den handgriffen vorne dran. Der Sender bleibt on air, wenn man einen oder zwei Einschübe rauszieht, nur die Leistung geht etwas runter. Das erspart off-time im Service-Fall.

Im Vordergrund links das niedrigere Rack dürfte die Sendersteuerung und die Redundanzumschaltung beinhalten.

Rechts im Bild sehen wir vone die DAB-Sender. Später mehr.

3:43
Das Kontrollfeld mit Abhörmöglichkeit der ankommenden und gesendeten Programme. Auf 2 Kartons liegen solche Verstärkereinschübe für die Ecreso-Sender.

4:02
Die 5 neuen UKW-Sender des RBB von vorn. Rechts dnaeben im hohen Telefunken-Rack der Sender der 106,8, das ist Jazz Radio, die nur 2 kW ERP raushauen (derei der die RBB-Sender laufen mit 80 KW ERP, einer mit 25 kW) - dieser riesige Schrank beherbergt also nur einen Sender und der ist auch vergleichsweise leistungsschwach unterwegs.

4:09
Ein UKW-Rückempfänger der Firma Profline, ein deutlich älteres Modell. Darunter wird offenbar der Rückempfang mit dem zu sendenden Signal verglichen und bei Abweichungen eine Signalisierung ausgelöst.

4:35
Täuscht das, oder kann Worldcast Displays nicht rechtwinklig einlöten?
Da siehst Du den Sender vom RBB Kulturradio. Ausgangsleistung 10 kW, abgestrahlt werden 80 kW mit Rundstrahlung.

Also Faktor 8 - und damit ein über-alles-Gewinn (durch die Antennenweiche durch und die Kabelverluste einbezogen) von 10 * log 8 = 9 dB.

Herrlich sind die Luftfilter, das kenne ich von den Endstufen einer Saalbeschallungsanlage in einem Seminarzentrum, da musste ich auch immer den Filz mit dem Staubsauger raussaugen.


5:23
Hinter Herrn Rossberg links die DVB-T2-Sender. Rechts am Bildrand ein DAB+-Sender.


6:20
Neue Antennenanlage für DAB+: die "bessere Qualität" der Abstrahlung bezieht sich auf bessere Abstrahlungsleistung / Abstrahlungscharakterisitik, also bessere Reichweite. Das bezieht sich nicht auf die Audioqualität, die wird bei DAB+ von der Bitrate bestimmt und vom Betriebsmodus des AAC-Codec.


6:23
Die 3 DAB-Sender für 5C (Bundesmux), 7D (RBB Berlin), 10B (RBB Brandenburg).


7:25
Das neue Antennenschaltfeld.


8:25
Die neue DAB-Antennenanlage. Zu erkennen an den vertikal installierten Dipolen - das sind die T-förmigen Teile, die vorne rausschauen. Dahinter das Reflektorgitter.


9:04
Der Plisch-Sender gibt 1,6 kW raus zum Filter und zur Antennenweiche. Abgestrahlt werden auf K10B aber offenbar bis zu 25 kW ERP. Was zum Zeitpunkt des Fimdrehs lief, weiß ich nicht. Der Antennengewinn ist mir deshalb nicht bekannt.


9:55
60-Ohm-Kabel waren da noch im Einsatz, an 50-Ohm-Systemen. Da hatten sie gewiss mit einigen Einschränkungen zu leben gehabt.

Das Zeugs in Abwasserrohr-Dicke (CD-Durchmesser) sind Speisekabel.


10:16
Hier sieht man offenbar die Verteilung der Hochfrequenzleistung zur Speisung der einzelnen Elemente der Antennenanlage. Draußen sieht man, wo wir sind: weit oben. Da sind die Antennenelemente zu sehen.


10:33
Einspeisung in ein Antennenelement.


Ortswechsel nach Ostberlin:


Das Video ist aber 6 Jahre alt. Die Besitzverhältnisse der Sendetechnik sind heute andere als damals. Und es ist auch nicht mehr diese Technik installiert, die wir hier sehen.

2:27
DVB-Empfänger (Satellit) von 2wcom als Backup-Empfänger von RBB Antenne Brandenburg und RBB Radio Eins (die oberen beiden) - die hängen am normalen Astra-Empfang über 19,2 °Ost, der uns "Normalmenschen" derzeit auch noch zu Hause zur Verfügung steht, ganz unten der DLF via Astra 23,5 ° Ost, das ist bis heute eine spezielle Senderzuführung für das Programm, die nicht für Endkunden vorgesehen ist, aber mit geeigneten Satreceivern auch empfangen werden kann. Läuft dort mit 384 kBit/s MPEG 1 Layer II statt mit den 256 kBit/s, die auf Astra 19,2 °Ost für "Normalmenschen" bereitgestellt werden. Über den 3 Empfängern mit dem grünen LC-Display ist noch ein Gerät für den TMC, also die Verkehrsdaten für Navis, die ins UKW-RDS eingekoppelt werden. Interessant ist, dass das auch via Astra kommt.


4.15
Blick in den Aufsatzmast. Da der aus Stahl ist, kann man durchsteigen, ohne die UKW-Sender abschalten zu müssen. Das ist innen feldfrei abgeschirmt. Die UKW-Anlage am Alexanderplatz ist eine Spezialkonstruktion unter Einbeziehung des Stahlmastes. Bei normalen Gittermasten oder Masten, an denen man außen hoch muss zu Arbeiten, muss freilich abgeschaltet werden. Falls ganz oben gearbeitet wird, kann es passieren, dass die darunter liegenden Antennenfelder nur kurzzeitig zum Durchstieg abgeschaltet werden und danach wieder zugeschaltet werden. Dann hat man für den Abstieg der Arbeiter wieder eine Abschaltung. Heißt dann gerne "im Zeitraum von ... bis ... mehrfach kurze Unterbrechung wegen Wartungsarbeiten".
 
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lg74

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Ich muss es in "meinem" Seminarzentrum wohl auch nicht mehr. Dropped. Corona-Leugner. Aber vielleicht sind die Endstufen dort mit dem ganzen Siff im Filter ja wenigstens Corona-frei, weil alles davor hängenbleibt. ;)

Luftfilter_Endstufen.jpg

(Man beachte, wie auch die Aussparungen für die Bedientasten in die Luftversorgung einbezogen sind.)
 
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Radiocat

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@lg74: D'accord. Dafür ist der Bau der Antennenfelder komplexer. Das lohnt sich nur bei Sendern höherer Leistung und wenn mehrere Programme abgestrahlt werden. Aber auch bei kleineren Füllsender kann eine Stockung der Dipolfelder oder der "Steckerlyagis" schon eine verikale Bündelung bewirken, wurde auch schon gemacht.
 

lg74

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Das „Inforadio“ wurde ja auch nicht in „rbbInfo“ umbenannt.
Ich könnte mir vorstellen, dass man es irgendwann rbb24 nennen wird. Es geht ja generell in Richtung Trimedialität und Radio/TV-Bereiche werden thematisch zusammengelegt. MDR Info heißt ja auch schon MDR Aktuell, MDR Figaro wurde in die Kultur-Dachmarke mit sperrigem Zusatz ("MDR Kultur - Das Radio") umbenannt, ebenso die Landesprogramme (zumindest so konsequent bei "MDR Thüringen - Das Radio"). SWR Aktuell hieß ja auch mal anders. Sollte mich nicht wundern, wenn wir bald rbb24 und BR24 in den RDS-Dispalys stehen haben. Auch wenn dabei gut eingeführte Marken vernichtet würden.
 
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