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DK6XH > RELAIS 10.11.03 11:45l 459 Lines 19753 Bytes #999 (0) @ DL
BID : ABDDB0ZKA007
Read: DB0FHN GUEST DL2GX
Subj: Neues Equipment 2m-Relais DB0UA (korrigierte Fassung)
Path: DB0FHN<DB0FOR<DB0MRW<DB0RGB<DB0FSG<DB0ZKA
Sent: 031110/1152z @:DB0ZKA.#BAY.DEU.EU [Augsburg JN58ki] obcm1.04beta42
From: DK6XH @ DB0ZKA.#BAY.DEU.EU (Hermann)
To: RELAIS @ DL
X-Info: Sent with login password
Korrigierte Fassung
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Hallo allerseits,
seit 25. Oktober ist das neue 2m-Relais DB0UA am Standort Schwabencenter
in Augsburg in Betrieb.
Nachfolgend nun einige technische Daten und eine kurze Beschreibung der
Funktionen.
Zunächst eine Bemerkung:
Mit Ausnahme der Sendeantenne - dies ist eine X200N von Diamond (die aber
auch nicht im Originalzustand belassen wurde), welche gemeinsam mit dem
70-cm-Relais betrieben wird, und drei Topfkreisfiltern (uralt, aus den
60er Jahren) von Rohde&Schwarz) für den Sender, welche zu kapazitiv über-
koppelten Notch-Filtern umgebaut wurden, ist die gesamte 2m-Relaisanlage
vollständiger Eigenbau ohne Verwendung fertiger Komponenten.
Die Entwicklung und Bau dauerte ziemlich genau drei Jahre und erfolgte
(ohne übertreiben oder angeben zu wollen) unter professionellen Gesichts-
punkten und danach, was heute technisch machbar ist bzw. sinnvoll ist.
Dabei mag sich der Eine oder Andere fragen, ob beispielsweise die Frequenz-
aufbereitung mit Quarzoszillatoren und Frequenzvervielfachern nicht eher
vorsintflutlich ist - wenn man dies unter dem Aspekt der Minimierung des
Seitenbandrauschens betrachtet, ist dies nach wie vor der bessere Stand der
Technik. Zumal ja für Sender und Empfänger nur jeweils eine Frequenz benötigt
wird, macht es also keinen Sinn, in einer Relaisfunkstelle VCO/PLL-Raster-
oszillatoren zu verwenden.
Nach dieser allgemeinen Betrachtung nun zu den Einzelheiten.
Standort
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Schwabencenter, Wilhelm-Hauff-Straße 34, 86161 Augsburg
Geogr. Länge: 10° 55' 50'' Geogr. Breite: 48° 21' 35''
Locator: JN58li
Technische Daten
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Sender
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Quarzgesteuert, 1 x Schottkydioden-Verdreifacher,
2 x Schottkydioden-Verdoppler, MosFET-Treiber und PA
Sendeart FM (F3E)
Sendefrequenz 145,6375 MHz (RV1)
Sendeleistung (Antenne) 15 Watt ERP (25 Watt EIRP)
Hub 3 kHz
NF-Bandbreite 250 ... 3200 Hz
Senderfilter
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Dient der Minimierung des Seitenbandrauschens auf der Empfangsfrequenz
3 kapazitiv verkürzte Lambda/4-Topfkreise (Rohde & Schwarz), umgebaut
zu Notch-Filtern, kapazitiv überkoppelt, hintereinander geschaltet.
Durchgangsdämpfung (TX-Frequ.) 2,3 dB
Sperrdämpfung (RX-Frequenz) 87,0 dB
Antenne
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Kolliniear-Antenne X200N Diamond,
6 dBi Gewinn (gem. Datenblatt), vertikal polarisiert.
Empfänger
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Einfachsuper (9 MHz ZF) mit HighLevel-Schottky-Ringmischer
2 Quarzfiltern und Quarz-Diskriminator.
Empfangsart FM (F3E)
Empfangsfrequenz 145,0375 MHz (RV1)
Empfindlichkeit 0,18 µV 12 dB SINAD
IP3 17dBm
Regelumfang (ZF-Teil) 90 dB
ZF-Bandbreite 12 kHz
Empängerfilter
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Dient der Minimierung des Sendersignals auf der Empfangsfrequenz
2 Lambda/4-Topfkreise (Eigenbau), induktiv überkoppelt, hintereinander
geschaltet.
Durchgangsdämpfung (RX-Frequ.) 1,0 dB
Sperrdämpfung (TX-Frequenz) 58,0 dB
Danach folgt ein zweistufiger Empfangsverstärker mit 15 dB Verstärkung.
Diesem nachgeschaltet sind ein weiteres induktiv überkoppeltes
Topfkreisfilter (Durchgangsdämpfung RX 1,25 dB, Sperrdämpfung TX 32 dB)
sowie ein kapazitiv überkoppeltes Topfkreisfilter
(Notchfrequenz 144,25 MHz, Durchgangsdämpfung RX 0,5 dB,
Sperrdämpfung 144,25 MHz 30 dB).
Empfangsantenne
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Aufbau
Array aus 8 Lambda/2-Faltdipolen (Eigenbau), vertikal polarisiert.
Anordnung: zwei Ebenen mit jeweils vier quadratisch angeordneten Dipolen
mit jeweils Lamda/2 Abstand. So ergeben sich vier gestockte Dipolgruppen,
die einzeln oder zusammen mit Phasenleitungen betrieben werden können.
Die Umschaltung erfolgt durch die AntennenDiversity-Steuerung.
Gewinn:
Eine Einzel-Dipolgruppe (= zwei Dipole
übereinander) geschaltet, drei Dipolgruppen
kurzgeschlossen (= Direktor/Reflektor) 9,6 dBi
Richtungen: Nord, West, Süd, Ost
Alle Antennen über Phasenleitungen
geschaltet, Ausbildung von zwei
identischen Hauptkeulen 10 dBi
Richtungen:
Nordost-Nordwest, Nordwest-Südwest, Südwest-Südost, Südost-Nordost.
Damit wird der gesamte Azimut-Bereich (360 Grad) abgedeckt.
AntennenDiversity
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Dient der Ermittlung, welche Empfangsantenne bzw. Antennenkonfiguration das
stärkste Signal liefert. Hierzu werden nach jedem Öffnen der Rauschsperre
zunächst die vier Einzelantennen (Nord, West, Süd und Ost) gemessen, danach
die vier Konfigurationen, wobei alle Antennen über Phasenleitungen gekoppelt
sind (Nordost-Nordwest bis Südost-Nordost).
Insgesamt werden dabei acht mögliche Schaltungen gemessen und nach Abschluss
der Messung die Antenne, welche während der Messreihe das beste Empfangs-
signal lieferte, für den Rest des Durchgangs permanent an den Empfänger
geschaltet. Die Umschaltung erfolgt über verlustarme Pin-Dioden.
Die Zeit vom Öffnen der Rauschsperre bis zum Schalten der besten Antenne
beträgt 210 Millisekunden und ist kaum wahrnehmbar. Allenfalls macht es sich
bei "Schnellstartern" bemerkbar, die sofort nach Betätigung der PTT-Taste
losquasseln - dabei kann schon mal die erste Silbe verloren gehen.
Wen es interessiert, hier noch einige Details:
- Die Messung wird mit Öffnen des Squelch gestartet.
- Die Steuerung (diese erfolgt durch einen MikroController PIC 16F877 mit
20 MHz Taktfrequenz) wartet erst einmal 70 Millisekunden, weil jedes
Funkgerät gewisse Einschwingvorgänge zeigt (bedingt durch PLL, RX-TX-
Umschaltung, etc.) - der sog. "Fingerprint", anhand dessen einmaligen
Merkmalen mit ziemlicher Sicherheit eine Identifizierung des Senders
möglich ist, ohne dass der Operator sein Rufzeichen nennen muss - was
mancher anonyme "User" aber offensichtlich (noch) nicht weiß ;-))
- Nach Ablauf dieser Wartezeit beginnt die Messung der ersten Antenne.
Diese Prozedur dauert für jede Antenne 15 Millisekunden. Zu Beginn jeder
Einzelmessung ist noch mal eine Wartezeit von 7 Millisekunden eingefügt;
so lange braucht nämlich die Regelung (aufgrund der Regelzeitkonstante,
Sprungantworten infolge größerer Feldstärkeänderungen nach Umschalten der
Antennen) des Relaisempfängers, bis eine valide Messspannung vorliegt.
- In den nächsten 8 Millisekunden findet die eigentliche Messung statt.
Um in dieser kurzen Zeit auch verrauschte Signale eindeutig messen zu
können, finden jeweils 64 Messungen statt - alle 125 Mikrosekunden
eine, was einer Sampling Rate von 8 kHz entspricht, und hinreichend
genaue Ergebnisse liefert. Aus diesen 64 Ergebnissen wird der Mittelwert
gebildet und das Ergebnis gespeichert.
- Danach erfolgt die Umschaltung auf die nächste zu messende Antenne und
die Messprozedur wird erneut ausgeführt.
- Nachdem alle acht Antennenkonfigurationen gemessen wurden - seit Öffnen
des Squelch sind nun insgesamt 190 Millisekunden vergangen - wird die
Antenne, welche den besten Messwert lieferte, permanent an den Empfänger
geschaltet und der NF-Pfad zum Relaissender, der während der Messung
unterbrochen ist, frei geschaltet.
AOS / Feldstärkesignalisierung
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Während des weiteren Durchgangs übernimmt die Steuerung der Antennen-
Diversity die laufende Feldstärkemessung. Dabei wird das empfangene Signal
alle 250 Millisekunden gemessen und der Messwert abgespeichert.
Nach Loslassen der Sendetaste (der Squelch am Relaisempfänger wird
geschlossen) wird mit einer kleinen Zeitverzögerung das AOS ausgegeben.
Zuerst wird ein Referenzton (622 Hz) gesendet; im zweiten Ton wird der
kurz vor Schließen der Rauschsperre ermittelte Feldstärkewert signalisiert.
Dies ist prinzipiell ähnlich wie DB0ZU ist, jedoch mit einem Dynamikumfang
von fast 100 dB.
Nachfolgende Tabelle zeigt die Zuordnung des zweiten Tones zur gemessenen
Feldstärke in dBm bzw. Mikrovolt mit einer Auflösung von 4 dB.
dBm µV Tonfrequenz Musik.
(50 Ohm) (Hz) Tonbez.
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Ref.Ton (1. AOS-Ton) 622 D#5
-124 0,14 622 D#5
-120 0,22 659 E5
-116 0,36 698 F5
-112 0,56 740 F#5
-108 0,89 784 G5
-104 1,40 830 G#5
-100 2,20 880 A5
- 96 3,50 932 A#5
- 92 5,60 988 B5
- 88 8,90 1046 C6
- 84 14,10 1109 C#6
- 80 22,40 1175 D6
- 76 35,40 1245 D#6
- 72 56,20 1318 E6
- 68 89,00 1396 F6
- 64 141,00 1480 F#6
- 60 223,60 1568 G6
- 56 354,40 1661 G#6
- 52 561,70 1760 A6
- 48 890,20 1865 A#6
- 44 1,40 mV 1975 B6
- 40 2,20 mV 2093 C7
- 36 3,50 mV 2217 C#7
- 32 5,60 mV 2349 D7
- 28 8,90 mV 2489 D#7
- 24 14,10 mV 2489 D#7
Anmerkung: Diese Feldstärkesignalisierung ist derzeit (09.11.03) zwar
implementiert, aber noch nicht freigeschaltet; der zweite AOS-Ton ist
derzeit konstant 988 Hz.
Automatic Frequency Control - AFC
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Der Relaisempfänger von DB0UA verfügt über eine automatische Nachstimmung der
Empfangsfrequenz, welche Frequenzabweichungen von +/- 2,5 kHz automatisch
ausgleicht. Dies ermöglicht ein problemloses Arbeiten mit Geräten, welche
nicht im 12,5kHz-Raster abstimmbar sind und nur auf den Frequenzen 145,035
oder 145,040 MHz arbeiten können.
Frequenzabweichungen von mehr als 5 kHz nach oben bzw. nach unten bewirken
eine Unterbrechung der NF-Übertragung, weil dann davon ausgegangen wird,
dass nicht das Augsburger Relais angesprochen werden soll, sondern ein
Relais auf Kanal RV50 (z. B. Winterberg) oder RV52 (z. B. Kitzsteinhorn).
AudioDelay - Normalbetrieb
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Was Stationen, die sich selber über die Relaisausgabe abhören, schon bemerkt
haben: die Ausgabe erfolgt zeitverzögert. Man nennt eine derartige Einrichtung
"AudioDelay". Damit lassen sich das kurze Aufrauschen nach dem Loslassen der
Sendetaste (Noise Tail) sowie die Übertragung von Steuertönen (1750 Hz Rufton,
DTMF-Sequenzen) vollständig unterdrücken.
Funktionsweise:
Das Niederfrequenzsignal wird einem Analog-Digital-Wandler zugeführt und
in digitaler Form gespeichert. Dieses gespeicherte digitale Signal wird
125 Millisekunden später wieder in ein Analogsignal gewandelt und über den
Relaissender wiedergegeben. Wird nun die Sendung beendet, schließt
die Rauschsperre und dieses Schließen bewirkt eine sofortige Unterbrechung
des NF-Pfades zum Relaissender, wodurch das kurze Aufrauschen, das ja nun um
125 Millisekunden verzögert erfolgt, nicht mehr übertragen wird.
Die gleiche Funktionsweise liegt bei Vorhandensein eines 1750 Hz Ruftones
vor - sowie bei DTMF-Sequenzen - durch das Auswertungssignal wird auch hierbei
der NF-Pfad unterbrochen, bevor die Signale über den Sender hörbar werden.
Hinweis: Die DTMF-Sequenzen werden derzeit noch übertragen, weil diese für
die momentan verwendete EchoLonk-Anbindung erforderlich sind. Nach Fertig-
stellung der EchoLink-Anbindung im 23cm-Band werden über den 2m-Relaissender
auch keine DTMF-Töne mehr übertragen.
Und noch eine Bemerkung dazu: Einige haben sich darüber gewundert, dass
bei stark verrauschten Stationen die DTMF-Töne rauschfrei sind. Dies liegt
daran, dass im Relais die DTMF-Töne neu genieriert werden; die
Original-Modulation wird während dieser Zeit unterbrochen.
AudioDelay - 4 Sekunden ("Papagei")
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"Hier ist DK6XH. Sagt mir bitte jemand, wie ich über dieses Relais komme ..."
Wer hat es noch nicht erlebt? Mindestens zwanzig hilfsbereite Funkamateure
geben nun erschöpfend Auskunft ;-)))
Leider kommt dies kaum vor. Um umfassende Rapporte zu erhalten, dürfte ich
mein Rufzeichen nicht nennen und müsste pfeifen, rülpsen oder was auch immer.
Dann erfahre ich ziemlich detailliert, wie ich an allen möglichen Punkten
innerhalb des Relais-Einzugbereiches ankomme. Übrigens eine interessante
Begleiterscheinung des Relaisbetriebs seit seiner Entstehung in DL zu
Ende der 60er-Jahre.
Um eine Selbstkontrolle der eigenen Aussendung zu ermöglichen, habe ich eine
weitere Funktion der ohnehin vorhandenen Einrichtung AudioDelay eingebaut,
durch die das empfangene Signal nach Schließen der Rauschsperre um 4 Sekunden
verzögert wieder gegeben wird.
Bedienung dieses "Papagei":
Zur Aktivierung wird der 1750Hz-Rufton für die Zeitdauer von zwei Sekunden
gesendet und danach kurz die Sendetaste losgelassen.
Nach erneuter Betätigung der Sendetaste innerhalb zwei von Sekunden schaltet
AudioDelay in den "Papagei"-Modus.
Dabei wird, solange der Squelch am Relaisempänger offen ist, das
empfangene Signal in Echtzeit (also ohne Verzögerung) übertragen.
Gleichzeitig erfolgt eine digitale Aufzeichnung des übertragenen Signals.
Nach Loslassen der Sendetaste (Rauschsperre des Relaisempfängers wird
geschlossen) werden die letzten vier Sekunden der Sendung wieder gegeben.
Deshalb: "Papagei". Die Modulationsqualität enspricht dabei der tatsächlichen
Aussendung. Nach Ablauf der vier Sekunden wird wieder in den nomalen
Betriebsmodus geschaltet.
Anmerkung: Diese Einrichtung ist derzeit (09.11.03) zwar implementiert, aber
noch nicht freigeschaltet. Die Aktivierung erfolgt mit einem der nächsten
Software-Updates.
Audio-Filter
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DB0UA verfügt über eine wirksame Aufbereitung verrauschter NF-Signale.
Dabei werden die NF-Rauschanteile aus den empfangenen Signalen weitgehend
unterdrückt. Dies funktioniert jedoch nur bis zu einem bestimmten
Signal-/Rauschverhältnis.
Bei stark verrauschten Signalen wird zusätzlich die Übertragungsbandbreite
eingeengt, wodurch eine bessere Sprachverständlichkeit resultiert.
Wunder darf aber niemand erwarten, auch diese Methoden haben ihre Grenzen.
Dynamik-Kompression
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Früher habe ich Wert darauf gelegt, dass eingehendes und ausgehendes Signal
möglichst identisch sind. Nachteilig dabei ist, dass die Stationen, die über
das Relais arbeiten, sehr unterschiedliche Lautstärken (Hübe) aufweisen.
Der Zuhörer ist also immer wieder gezwungen, den Lautstärkeregler an seinem
Gerät zu bedienen, um diese Unterschiede auszugleichen.
Das neue Relais arbeitet nun mit Dynamik-Kompression, die leise Stationen
lauter und laute Stationen leiser macht.
Der Nennhub, bei dem eine 1:1-Übetragung stattfindet (eingehender Hub ist
gleich ausgehender Hub) liegt bei etwa 2,5 kHz. Modulationen mit einen Hub
zwischen 1,2 und 4 kHz werden etwa auf diesen Nennhub geregelt.
Modulationen mit über 4,5 kHz Hub werden geklippt und bei knapp 6 kHz
schließt die Rauschsperre (bei verrauschten Signalen schon bei 4,5 bis
5,5 kHz).
Die vorstehenden Werte sind Messwerte; der Hör-Eindruck ist freilich auch
davon abhängig, wie das ausgesendete Signal aufbereitet wurde.
Ein geklipptes Signal hört sich immer lauter an, als ein nicht geklipptes,
auch wenn es den gleichen Spitzenhub aufweist.
Sprachausgabe
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Dauert noch - kommt aber, wenn die anderen (wichtigeren) Programmierarbeiten
abgeschlossen sind.
So, mehr fällt mir momentan nicht ein - vermutlich habe ich einiges vergessen.
Macht aber nix, wird nachgeholt. Und wer Fragen hat, fragt eh.
Ja, noch etwas ganz ganz wichtiges: Danken möchte ich an dieser Stelle
allen, die alleine beim Relais mitgeholfen haben.
Besonderer Dank an
Hans, DK8MO,
für die vielen mechanischen Arbeiten am Relaisgehäuse, Topfkreisfiltern
und Antennen;
Markus, DG1MJS,
für die mechanischen Arbeiten am Schaltschrank und
E-Installationsarbeiten;
Oliver, DL1MGR,
ebenfalls für die mechanischen Arbeiten am Schaltschrank und
E-Installationsarbeiten sowie - und auch das ist heutzutage
ungemein wichtig - für die Darstellung im Internet unter
www.darc.de/distrikte/t/01/db0ua.htm
Pius, DL1MDY,
für die Besorgung mancher mechanischer Spezialbauteile;
Olaf, DL1MOH,
für die Programmierung der Software. Das war bisher perfektes Teamwork
zwischen Hardware- und Software-Entwicklung: insbesondere erwähnenswert
Olafs Nachschichten. Als Frühaufsteher konnte ich frühmorgens um 5.00 Uhr
das ausprobieren, was er um 1:30 Uhr eben noch rüber geschoben hatte.
Dank freilich auch an die vielen Helfer beim Antennenaufbau vor zwei Jahren
und vor ein paar Wochen bei der Montage der 23cm-Linkantenne, die für den
23cm-Link für die Anbindung von EchoLink benötigt wird und der nach
Vorliegen der Genehmigung durch die RegTP in Betrieb gehen wird.
Ein Wermutstropfen ist derzeit noch ein Störträger auf der Eingabefrequenz
von DB0UA, den ich bisher nicht eindeutig lokalisieren konnte und wohl aus
einem der drei Hochhäuser des Schwabencenters kommt. Vermutlich handelt es
sich um eine Computer- oder Netzwerkanwendung. Bei schwachen Stationen aus
Richtung Süden/Südwesten ist dieser Träger deutlich als "zirpen" wahrnehmbar,
wenn die anderen Antennenrichtungen geschaltet sind, ist er entsprechend
schwächer bis gar nicht zu hören.
Abschließend noch ein paar Worte zur
EchoLink-Anbindung
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EchoLink läuft auch beim neuen Relais testweise mit. Die Übertragung erfolgt
derzeit noch über 2 Meter, wobei ich mir keine Mühe mit der Aufbereitung der
zu übertragenden Signale gegeben habe, weil dieser Link eh nur temporär ist.
Bei der Gelegenheit noch eine lustige Episode:
Irgend jemand hat das Gerücht verbreitet, der DK6XH hätte da wohl einen
Lautsprecher hingestellt und davor ein Mikrofon ...
Und so hörte ich kürzlich einen OM aus Lanzarote, der sich über die Doofheit
dieses Augsburger Relaisverantwortlichen nicht genug wundern konnte ;-))
Also ganz so schlimm ist noch nicht mit mir, die Sache ist schon draht-
gebunden - wenn auch die Modulationsqualität nicht die beste ist. Aber wen
es stört, der braucht diese Einrichtung ja nicht zu nutzen
- so einfach ist das …
Ich habe im August bei der RegTP eine 23cm-Linkstrecke beantragt, mit dem
Rufzeichen DB0UAA, habe aber die Genehmigung hierfür noch nicht erhalten.
Nach Realisierung dieses 23cm-Links wird das 2m-Relais mit lokaler Vorran-
gigkeit betrieben werden; EchoLink läuft dann als Sekundäranwendung.
Übrigens habe ich schon vor längerer Zeit darauf hingewiesen, dass EchoLink
mittels der DTMF-Sequenz 0999 von jedermann abgeschaltet werden kann, falls
ich lokale Runden gestört fühlen. Wobei es freilich eine Sache der Höflich-
keit ist, EchoLink danach wieder einzuschalten, mit der DTMF-Sequenz 0111.
Ansonsten werde ich mich an Streitgesprächen über Für und Wider EchoLink
nicht beteiligen. Ich habe damit eine weitere zusätzliche Möglichkeit
geschaffen, nachdem darüber im OV diskutiert wurde und dies mehrheitlich
befürwortet wurde - wie Ihr damit umgeht, darauf kann und möchte ich keinen
Einfluss nehmen. Ich möchte auch niemanden mit meinem Rat schlagen,
allenfalls anregen, darüber nachzudenken, ob man mit etwas gegenseitiger
Toleranz im Hobby vielleicht ganz gut miteinander auskommen kann.
In diesem Sinne wünsche ich allen viel Spaß mit dem neuen Relais!
73 de Hermann, DK6XH
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