Headsets im Amateurfunk, Testbericht und Anleitung zum Selbstbau

 

Eine Hand an der PC-Maus, die andere tippt QSO-Daten ein und ein Fuß auf der PTT-Taste. Hätte man mehr Hände, dann  könnte man noch das Handmikrofon bzw. das Standmikrofon bedienen und Kaffee trinken. Der moderne Funkbetrieb ist extremitätenlastig geworden. Besonders bei SSB-Contesten mit viel Tipparbeit und/oder in lauter Umgebung geht es daher nicht mehr ohne VOX und ein Kopfhörer-Mikrofongeschirr, auf  neudeutsch „Headset“ genannt. 

Hier der Versuch eines Überblicks was sinnvoll und bezahlbar ist und die Klärung der Frage, was man selbst basteln kann.  

1. Spezielle Amateurfunk Headsets

Bei Contestern und DX-Expeditionen sind die Headsets der US-Firma Heil[1], weit verbreitet und haben Kultstatus. Den Einzel-OP und Kultmuffel schrecken die Preise wohl noch ab, denn  im deutschen Fachhandel sind sie, trotz des Wechselkursgewinns, erheblich teurer als in den USA, womit eine alte Erfahrung bestätigt wird, dass Amateurfunkgeräte mit dem Überqueren des Großen Teiches einen plötzlichen Wertzuwachs erfahren. Das von mir im Jahr 2004 erstandene Headset Pro (Quiet) kostete 255 Euro (Bild 1), in den USA war es zu dem Zeitpunkt mit ca. 170 Dollar notiert. Insgesamt ein stolzer Preis den man dem Geschirr nicht unbedingt ansieht. So sind denn auch die Testberichte und publizierten Erfahrungen in den einschlägigen US-Foren[2] durchaus gemischt und die Bewertungen für die einzelnen Heil-Modelle unterschiedlich.  Das Eingangsmodell  ist mit 179 Euro in DL das preiswerteste, wird aber schon als „overpriced“ beurteilt obwohl es dort „nur“ 130 Dollar kostet.

 

 

Bild 1: Heil Headset Pro Quiet

Während man sich über die Qualität der Verarbeitung und über die Standfestigkeit der relativ dünnen Leitungen streiten kann, ist die aus den eingesetzten Mikrofonen resultierende Modulationsqualität über alle Zweifel erhaben. Heil bietet in den Modellen zwei verschiedene Mikrofonkapseln, HC4 und HC5 an. Dabei wird die HC4 besonders von  DXern genutzt weil sie messbar eine Höhenanhebung im Bereich von 2000 Hz von ca. 10 dB erzielt und die Modulation durchdringend macht, ohne die Stimme zu verfälschen. Vorsicht ist geboten bei der Nutzung zusätzlicher DSP-Funktionen eines TRX zur Höhenanhebung  im Sendezweig. Wer hier übertreibt, hat als Folge eine „Micky Maus“ Modulation, wie man sie leider öfter auf den Bändern hört. Auch für die meisten YL ist diese Mikrofonvariante  denkbar ungeeignet, denn wer schon eine Sopranstimme hat, für den ist die Höhenanhebung kontraproduktiv.  

Dagegen ist die HC5 ist eine Allroundkapsel mit nur geringer Höhenanhebung (6 dB) und sowohl für OM mit Tenorstimme als auch für YL gut geeignet. Sie ist im übrigen weit besser als die zur Ausstattung gehörenden dynamischen Mikrofone der Transceiver-Hersteller.  

In den neuesten Headset-Kreationen (ca. 280 Euro) sind beide Kapseln umschaltbar  verfügbar. Diese Modelle haben mittlerweile auch eine bessere Verkabelung und einige neue Features zur Geräuschkompensation.  

Der Nachteil beider Kapseln ist die Tatsache, dass sie etwa 10 dB weniger Pegel liefern als die Standardmikrofone der TRX-Hersteller. Während das bei YAESU und Kenwood Geräten leicht durch die Mike-Gain auszugleichen ist, gibt es bei einigen ICOM-TRX Probleme. Vor dem Kauf eines Headset mit Heil HC4 oder HC5 Kapsel sollten daher die Hinweise von Bob Heil (K9EID) auf  der  HEIL-Internetseite[12] beachtet werden. Dort stehen Tipps zur Anpassung der Mikrofone und für DSP-Grundeinstellungen der TRX aller gängigen Fabrikate. Der Service von Heil ist übrigens sehr gut, Bob beantwortet  ohne große Verzögerung eMails zu Problemen mit seinen Produkten und gibt gute Tipps.  

Insgesamt sind die „Kult-Headsets“ aus den USA kein Wunderwerk, es wird herkömmliche Technik genutzt, die aber im Bereich der Mikrofone erstaunliche Leistungen bringt. Ob der Preis abschreckt, muss jeder OM selbst wissen, man kann sich allerdings auch ein Headset schenken lassen. Wer dieses Glück nicht hat, dem bleibt die Suche nach Alternativen.

2. Headsets aus der PC-Technik

Die Headsets sind primär für Computerspiele und damit für die Zusammenarbeit eines  „Gamers“ mit der Soundkarte ausgelegt. Da das Angebot riesig ist und die Preise von fünf  Euro bis zu 200 Euro reichen stellt sich natürlich die Frage, welche Modelle man davon erfolgreich im Amateurfunk einsetzen kann. Während der Kopfhörer im Amateurfunk wegen der Begrenzung auf den menschlichen Sprachumfang nicht das entscheidende Kriterium ist, kommt es bei uns auf HF-Einstrahlungsfestigkeit  und ein gutes Mikrofon an. Aus Erfahrung kann man postulieren: „je billiger das Headset, desto schlechter ist das Mikrofon und damit die daraus resultierende Modulation“. Wegen der Einstrahlanfälligkeit muss man Headsets mit aktiven, also verstärkenden Hörkapseln meiden, man hört sonst seine SSB-Splatter.

Beim Lesen der Testberichte[2] für die vorgenannten Heil-Headsets fiel mir auf, dass  einige US-OM auch PC-Headsets der renommierten Firma Sennheiser [3] nutzen.

 

 

Bild 2: Sennheiser PC-150 Headset für Gamer und für ambitionierte Funkamateure

Weitere Recherchen im Internet führten zu dem Entschluss, das Sennheiser Modell PC-150 (Bild 2) zu erstehen und an der Station einzusetzen. Der Preis liegt etwa bei 70 Euro[9] und ist damit im oberen Drittel der Spezies anzusiedeln. Es unterscheidet sich von den Billigmodellen durch eine weit bessere Fertigungsqualität, es hat ein sehr gutes, geräuschkompensiertes Elektret-Mikrofon, dass Endstufenlärm gut unterdrückt  und perfekt sitzende, leichte Kopfhörer mit Lautstärkeregelung, die auf dem Ohr aufliegen (supraaural). Damit erzielt man zwar nur eine vergleichsweise geringe Schalldämpfung, das ist aber an der häuslichen Station nicht von Nachteil, die Kommunikation mit der  Familie bleibt so möglich. Für Aktionen in lauter Umgebung, die ein Abschotten des OP notwendig machen sind die nachfolgend beschriebenen Headsets besser geeignet.  

Elektret-Mikrofone werden häufig in der Elektro-Akustik verwendet, sie sind eine Weiterentwicklung der Kondensatormikrofone, brauchen eine Stromversorgung und können somit im Gegensatz zu den Heil-Mikrofonen nicht direkt an den Mikrofoneingang eines TRX angeschlossen werden. Gute Elektret-Mikrofone, auch das von Sennheiser verwendete, haben einen integrierten FET-Verstärker[11]. Das hilft u.a. bei TRX weiter, die schwächelnde Mikrofoneingänge haben. Das Sennheiser-Mikrofon liegt in der erzeugten Modulationsqualität mindestens auf dem gleichem Niveau wie die HEIL HC5-Kapsel. Die Modulation klingt klar, hell und ist durchdringend.

 

Bild 3:

Anpassung des Elektretmikrofons eines PC-Headsets an den Mikrofoneingang eines TRX  am Beispiel Yaesu. Bei Batterieberieb (9 V) ist R1 auf 20 k zu erhöhen. Mit R2 reduziert man bei Bedarf die Verstärkung.  

Wer eine zusätzliche Höhenanhebung will, kann hier gut die einschlägige DSP-Funktion seines TRX einsetzen. Wer das nicht hat, muss nicht verzweifeln, ein alter Trick aus der guten alten AM-Zeit kann helfen. Man reduziert den Koppelkondensator (Bild 3, C1) bis auf Werte um 0.01 uF, ggf. noch kleiner und erreicht damit eine Bevorzugung der Höhen. Den passenden Wert muss man empirisch ermitteln, ein objektiver Modulations-Rapportgeber ist dabei hilfreich. Wer Satellitenfunker ist, kann sich Modulationsrapporte auch selber geben, denn schließlich hört man sich selbst zurück, kann sein QSO mitschneiden und später selbstkritisch auswerten. Der weit verbreitete Spruch:“Was ich nicht hör, stört mich nicht sehr“,geht hier daneben.

Misst man den Mikrofoneingang einer Soundkarte aus, dann stellt man fest, dass er an die Spitze des Stereo-Klinkensteckers eines Mikrofones ca 1.5- 3 Volt Volt liefert und an den Ring 5 Volt. Da bei den meisten Headsets, so auch beim PC-150, Spitze und Ring im Stecker parallel geschaltet sind, ist die unterschiedliche Spannungszuteilung eigentlich überflüssig. Die Soundkarte liefert aber Standardspannungen, wahrscheinlich gibt es Mikrofone, die diese unterschiedliche Versorgung benötigen.

In unserem Fall, führt man die Spannung über einen hochohmigen Widerstand so zu, dass 1.5-4 Volt am Mikrofon anliegen und die NF über einen Tantalkondensator ausgekoppelt wird. Da die meisten TRX am Mikrofoneingang auch einen Stift mit 5 Volt beaufschlagt haben, ist das kein großes Problem. Die Schaltung in Bild 3 zeigt eine Lösung für YAESU-Geräte (getestet am FT-847 und FT-1000 MP), sie funktioniert auch bei anderen Transceiverfabrikaten mit dem Sennheiser-Headset ohne Probleme. Die Schaltung passt mit SMD-Bauteilen in den Mikrofonstecker. Das Trimmpoti R2 dient zur Einstellung der Verstärkung, es wird nach dem Abgleich (ALC beachten) ggf. durch Festwiderstände ersetzt. Als Alternative baut man die Schaltung  mit Stereo-Buchsen in ein kleines Kästchen ein. Das hat den Vorteil, dass man die Verstärkung immer regeln -, damit verschiedene Headsets ausprobieren - und anstelle der Stromversorgung aus dem TRX, eine  Batterie (9Volt) einsetzen kann. Man vermeidet mit der Batterie evtl. Brummstörungen; R1 erhöht man in diesem Fall auf 20k.

Vorsicht bei den genannten Yaesu-Transceivern. Der Stift 7 (Mike-Ground) im Mikrofon­eingang darf keine galvanische Verbindung mit Stift 5 (Ground) im Stecker oder dem Steckergehäuse und damit zum Gehäuse des TRX haben, sonst gibt es HF-Einkopp­lungen. Die Masse des Headsets mit der Zusatzschaltung darf  also nur an Stift 7  angeschlossen werden. Offensichtlich ist Mike-Ground gegen das Einströmen von HF abgesichert, ein Umgehen hat die genannten Folgen.  Ob diese Erscheinungen auch bei anderen Fabrikaten auftreten, weiß ich nicht, Vorsicht ist angebracht.

Bei Einhaltung dieser Grundsätze hat man keine Probleme mit HF-Einstrahlungen wenn man zusätzlich die lange Leitung (2 m) des  PC-150 mit Klappferriten verdrosselt. Das gilt übrigens für alle Fabrikate und Variationen von Headsets.

Bei den ICOM-Transceivern kann man übrigens Elektret-Mikrofone direkt anschließen, weil der Stift „Mike-in“ bereits 8 Volt zur Verfügung stellt. Heil-Kapseln haben damit einige Probleme, man muss ein Heilmikrofon über einen Kondensator von der Gleichspannung entkoppeln. Hinweise gibt es dazu auch in [12]

3. Headsets für Überflieger

Was der „Heil“ Headset  im Amateurfunk, das ist der „David Clark“ [6] für die Piloten. Die Preise sind entsprechend, das preiswerteste Modell kostet 300 EURO, immerhin kann man solche robusten und geräuschunempfindlichen Geräte bei Ebay zu moderaten Preisen, aber gebraucht erwerben.

 

Bild 5: Piloten-Headset Sennheiser HME-100 für den Amateurfunk genutzt.  

Auch hier gibt es eine erschwingliche germanische Alternative, die nicht schlechter ist. Ich habe noch einmal ein Produkt der  Fa. Sennheiser[4] bemüht und das Flugfunk-Headset HME 100 ( Bild 5) aus der Sicht des Amateurfunks getestet. Es kostet neu ca. 200 Euro[5], ist sicher eine Anschaffung für längere Zeit und wegen der professionellen Auslegung für Contester, DX-Expeditionen oder anderen Funkbetrieb in lauter Umgebung, eine echte Alternative zu den speziellen Amateurfunk-Headsets. Das Headset hat die Zulassung des Luftfahrt-Bundesamtes [14] und ist damit weitgehend störstrahlungsfrei und einstrahlungssicher, was im Test im Abstand von 50 cm von meiner voll ausgesteuerten Endstufe (750 Watt !) eindrucksvoll bestätigt wurde.

Das HME 100 ist ein Pilotenheadset mit passiver Schalldämpfung zum Einsatz in Helikoptern, Propeller- und Turboprop-Flugzeugen. Die Lärmdämpfung beträgt bis zu 40 dB, ein spezielles, geräuschkompensiertes Boom-Mikrofon (Elektret), das auf den Sprachbereich ausgelegt ist,  sorgt für hervorragende Verständlichkeit auch in lauter Umgebung. Technische Daten[4] HME 100: 

Das Datenblatt und die Bedienungsanleitung in deutscher Sprache für dieses - und für weitere Pilotenheadsets von Sennheiser, kann man sich bei [4] vorab herunterladen.

Da es sich wieder um ein Elektret-Mikrofon handelt, kann man im Prinzip die Schaltung in Bild 3 benutzen, da die 5 Volt nach den Spezifikationen aber für den Betrieb nicht ausreichen, ist es sinnvoll eine Batterielösung (9 Volt) zu wählen. Wie Bild 6 zeigt, ist R1 auf ca 200 Ohm zu verkleinern und eine externe Spannungsquelle 12-16 Volt einzusetzen. Die bessere Lösung ist aber wohl die Batterie.  Die angebotene Ausgangsspannung des Mikrofons von max 400 mV ist natürlich zu hoch für den Mikrofoneingang eines TRX, man kann die Verstärkung aber am Mikrofon mittels einer Justierschraube regeln. Mit dieser Fähigkeit kann das HME-100 an alle herkömmlichen TRX angepasst werden. Er eignet sich damit besonders auch für ältere TRX, die keine regelbare Mikrofonverstärkung besitzen. Die durch das Mikrofon erzeugte Modulationsqualität ist ohne Übertreibung Spitze und steht der Heil HC4 Kapsel in nichts nach, sie ist hell und prägnant und klingt etwas metallisch, was mich als Opernfan an die Stimme von Luciano Pavarotti erinnert.

Während der Kopfhörerstecker als altbekannter Stereoklinkenstecker 6,3 mm daherkommt, ist der Mikrofonstecker etwas exotischer Art, es ist ein Stereoklinkenstecker mit 5,25 mm Durchmesser für den man nur bei Firmen mit Flugbedarf [5] Einbaubuchsen oder Kabelkupplungen findet. Die Preise sind gesalzen, so dass der Ersatz des Steckers durch einen herkömmlichen Klinkenstecker die bessere Lösung ist. Die Spitze des Mike-Steckers PJ-068 ist nicht belegt, das  Signal des Mikrofons liegt am Ring an, der Rest ist Masse. In der Bedienungsanleitung[4] ist die Steckerbelegung dokumentiert. Bild 6 zeigt die Schaltung zur Stromversorgung, diesmal mit Batterie, für die Originalsteckerbelegung. Wenn die Spannung nicht ausreicht, kann man 2 Batterien in Serie schalten, in der Praxis hat das Mikrofon ab sieben Volt gut funktioniert.

 

  Bild 6: Stromversorgung Sennheiser Pilotenheadset HME-100

Ich habe den PJ-068 Stecker abgeschnitten und durch einen 3,5 mm Klinkenstecker ersetzt. Dabei ist das rote Kabel mit der Spitze und die Abschirmung mit der Steckermasse zu verbinden, alle anderen Kabel, die man nach der Trennaktion sonst noch sieht, sind bedeutungslos. Praktisch ist, dass man das Set zusammenklappen kann, dass die Mikrofonverstärkung regelbar ist, dass die Lage des Mikes von rechts auf links geändert werden kann und  dass es eine Mono/Stereo Umschaltung sowie eine Lautstärkeregelung gibt. Auch auf das Kabel kann man treten, ohne dass man Gefahr läuft es zu beschädigen. Alles Dinge, die man bei anderen Headsets vermisst.

Mitgeliefert wird neben einer ausführlichen deutschen Bedienungsanleitung eine Packtasche, ein Windschutz für das Mikrofon und ein Kabelclip. Insgesamt muss man sich wundern, warum ein Profi-Headset mit dieser Verarbeitungsqualität, so vielen guten Features und einer hervorragenden Funktionalität im Vergleich zu den Top-Modellen des Amateurfunks doch relativ preiswert ist.

 

4. Selbstbau von Headsets

Gute Headsets für den Funkbetrieb in lauter Umgebung kann man leicht selbst bauen. Man nimmt dazu Gehörschutzkappen aus dem Baumarkt oder von [7] bzw. [13] die  einen passiven Schallschutz von ca. 35 dB bewirken. Die gängigsten Gehörschutzkapseln werden durch die Fa. Peltor gebaut, die neben der Industrie auch das Militär, Sportschützen und Jäger ausstattet. In die Kappen baut man Hörkapseln (Bild 7)  aus Telefonen der ehemaligen Deutschen Bundes­post ein. Das hat den Vorteil, dass der Frequenzumfang ohne aufwändige DSP-Maß­nahmen auf den Sprachbereich begrenzt  - und damit nerviges höherfrequentes Rauschen gedämpft - wird. Außerdem sind  diese Kapseln hochohmig (bis 300 Ohm) und passen damit sehr gut an den Hörerausgang eines TRX.

 

  Bild 7:

Eigenbau Headset mit Peltor-Gehörschutzkappen, Telefonhörkapseln und HEIL HC4-Kapsel. Der Mikrofonträger ist ein Stück Aircell-Koaxialkabel.

Der Nachteil der Postkapsel ist ein höheres Gewicht als bei herkömmlichen Hörern. Wer es leichter haben will, oder HI-Fi liebt, der greift stattdessen zu flachen Miniatur-Lautsprecherkapseln, die im Elektronik-Fachhandel[7] preiswert angeboten werden. Eine Lautstärkeregelung für die Hörer kann man bei Bedarf in eine der Muscheln einbauen, der Platz für ein kleines Potenziometer  ist vorhanden.

 

 

Bild 8: Die gute alte Postkapsel in ungewohnter Umgebung.

 

Als Mikrofon nimmt man als DXer die Heil HC4-Kapsel, die im Amateurfunkfachhandel für etwa 50 Euro angeboten wird. Bild 7 zeigt einen gut funktionierenden Prototyp mit Ferritverdrosselung der Kabel, der  wenig Wünsche offen lässt.  Der Gesamtpreis des Selbstbauprojekts, also Gehörschutzkappen plus HC4 liegt dann etwa bei 70 Euro.Der Einbau eines  Elektretmikrofons ist natürlich auch möglich. Kapseln mit integriertem FET-Verstärker findet man bei [8] zu Preisen unter 10 Euro und höherwertige im Internet unter dem Suchbegriff „Elektret“.Als Alternative kann man natürlich jedes preiswerte Headset durch den Austausch des Originalmikrofons gegen eine HC4-Kapsel DX-tauglich machen.

Fazit

Hochwertige Headsets kann man auch selbst bauen, es muss nicht immer kommerzieller Kaviar sein.

5. Literatur/Fundstellen

 

6. Glossar  

Elektret  

Das Elektret[10] ist ein elektrisch isolierendes Material, das an zwei gegenüberliegenden Flächen entgegengesetzte elektrische Ladungen trägt und somit ein permanentes elektrisches Feld in seiner Umgebung erzeugt. Es it das elektrische Analogon zum Dauermagneten. Der Name ist in Anlehnung an das Wort Magnet entstanden und stammt von dem englischen Physiker Oliver Heaviside (1850 - 1925), der die Existenz von Elektreten theoretisch vorhersagte. Technisch wird das Elektret als Membran eingesetzt in Schallwandlern (Elektret-Mikrofon, Kopfhörer) oder in der Filtertechnik (Luftfilter).

 

Hörer  

Man unterscheidet zwischen Hörern, die auf der Ohrmuschel getragen werden (supraaural) und solchen, die die Ohrmuschel umschließen (circumaural). Offene Kopfhörer sind mit ohraufliegenden Schaumnetzpolstern oder ohrumschließenden Ringpolstern ausgestattet, geschlossene Hörer dagegen überwiegend mit ohrumschließenden Ohrpolstern. In das Ohr eingeführte Steckerhörer sind  „intraaural“.

 

Hörer Andruckkraft  

Kraft, mit der das Hörersystem eines Kopfhörers an das Ohr gedrückt wird. Diese Kraft wird in Newton (N) angegeben, wobei 1 N der Druckkraft entspricht, die eine Masse von etwa 100 g auf eine feste Unterlage ausübt. Die DIN-Norm 45500 Teil 10 begrenzt die zulässige Andruckkraft auf 5 N. Üblich sind Werte zwischen 1,3 bis 4 N, wobei niedrigere Werte für offene Kopfhörer gelten. Höhere Werte findet man bei geschlossenen Kopfhörern. Um eine ausreichende, für die Wiedergabe tiefer Frequenzen wichtige Abdichtung an den Ohren zu erreichen, ist dort ein stärkerer Andruck notwendig.

 

Hörer Anschlusskabel  

Sennheiser-Kopfhörer sind mit einem speziellen sauerstoffarmen (OFC) Kupferkabel ausgestattet. Sie bewirkt im breiten Frequenzspektrum der Hörer eine lineare und verlustarme Übertragung.

 

Schalldruckpegel  

Schalldruck, der max. abgegeben wird, bis ein bestimmter Klirrfaktor erreicht ist.  

 

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