Home

Watkins - Johnson, Gaithersburg, Maryland

HF - 1000: Testbericht © weltweit hören 2 / 1994

Logo
travel radios
portable receivers
communication receivers
classic commercial receivers
"boatanchors"
military equipment
 
Watkins-Johnson
 
WJ - 521A-3
WJ - 8888
WJ - 8718
HF - 1000
 
receiver list
receiver manuals
 

überarbeitet am 2.11.2010

Watkins Johnson HF 1000 - vom Edlen das Beste ?
Erstmalig in Europa im Praxis - Test

Double conversion superhet, 40,455 MHz, 455 kHz, 25 kHz

Digital display, 1 Hz

AM, AM-Sync, LSB / USB, ISB, FM

5 kHz - 30 MHz

Selectivity -6 dB/ -60 dB
DSP-Filter in der ZF

Sensitivity
Sensitivität < 0,35 uV

RF gain, passband tuning, notch filter, DSP noise blanker

frequency entry keypad, 100 memories, scan / sweep functions, RS232 port, BITE

Wenn man den Markt der High - End Kurzwellenempfänger für den Privatgebrauch genauer betrachtet, so denkt man, es sei hier bis zum letzten Jahr die Entwicklung sehr langsam verlaufen. Mit einem Blick auf das Preis- Leistungsverhältnis der beiden Empfänger, die diese Klasse darstellen - der nun schon seit 8 Jahren erhältliche Icom R-9000 und der jüngere deutsche Rohde & Schwarz EK 890 - hatten diese beiden wohl keine Konkurrenz. Und einen Kurzwellenempfänger der die Ausstattungsmerkmale der beiden Geräte kombiniert und so ein "Traumgerät" für den schon fast professionellen Kurzwellenhörer wirklich interessant macht, schien lange Zeit nicht in Sicht. Bis zur letztjährigen Ham Radio in Friedrichshafen, als Watkins Johnson, ein Name mit dem die meisten Kurzwellenhörer und Funkamateure bis zu dieser Messe recht wenig anfangen konnten, am Stand von stabo-Ricofunk den aussergewöhnlichen Kurzwellenempfänger HF 1000 präsentierte.

Dieser HF 1000 ist eine Weiterentwicklung des kommerziellen WJ 8711 Empfängers, der schon 1991 in den Labors der amerikanischen Nobelschmiede entstanden ist. Er stellt das erste Produkt von Watkins Johnson für den Amateurmarkt dar. Ob die erste, allgemeine Begeisterung über den HF 1000 auch hält, was die technischen Daten versprechen, wollten wir für unsere Leser natürlich bald herausfinden. Doch da haben wir (und auch der Importeur stabo-Ricofunk) wohl nicht mit dem Hersteller gerechnet. Mehrmals wurde die Lieferung der ersten Geräte verschoben, um den zukünftigen Hörer einen wirklich guten, ausgereiften Empfänger in die Hand zu geben, an dem man keine Kinderkrankheiten mehr finden kann. Dementsprechend groß war dann die Erwartung, als Anfang Dezember hier in Salzburg ein Paket von stabo-Ricofunk eintraf. Und als erstes dachte ich an einen Scherz, denn das Paket mit dem 19 - Zoll - Empfänger brachte laut Lieferpapieren nur 6 Kilo auf die Waage wiegt doch schon ein kleiner Profi, der JRC NRD 535 um die 9 Kilo. Es hatte aber alles seine Richtigkeit, in dem Paket fand sich tatsächlich der HF 1000 mit der Seriennummer 1503, diverse Stecker und Kleinteile, ein Prüfprotokoll dieses Gerätes und ein sehr ausführliches, fast 300 Seiten starkes, englisches Handbuch. Bevor ich nun den Empfänger eingeschaltet habe, befasste ich mich kurz mit den technischen Daten dieses Amerikaners.

Der HF 1000 ist ein Empfänger, der seine wichtigsten Arbeitsschritte im Bereich der digitalen Signalverarbeitung vornimmt und vereinfacht erklärt aus drei "Einheiten" und dem Netzteil besteht. Seine Arbeitsschritte können dem abgebildeten Blockdiagramm sehr gut entnommen werden, um hier eine grundsätzliche Vorstellung zu bekommen, wie ein rechnergesteuerter digitaler Empfänger seine Daten verarbeitet. Die erste Stufe des Empfängers ist die analoge ZF Stufe. Hier wird das Antennensignal nach einem Tiefpaß dem 1. Mischer angeboten, wobei schon an dieser Stelle das Signal durch einen Schalter an der Gerätevorderseite um 10 dB abgeschwächt, um 15 dB verstärkt oder unverändert weitergegeben werden kann. Bei meinem Testgerät hatte das Signal vor dem ersten Mischer schon den als Zubehör lieferbaren, mit elf Suboktavfiltern ausgestatteten, vollautomatisch arbeitenden Preselektor HF 1000/PRE durchlaufen. Die 1. ZF mit 40,455 MHz wird nun verstärkt und über ein Quarzfilter, auf das ein Tiefpaß folgt, zum 2. Mischer weitergereicht. Hier kann das Signal für weitere Messungen direkt an der Rückseite des Empfängers am Signal Monitor Ausgang abgenommen werden. Nach diesem 2. Mischer, die Zwischenfrequenz beträgt nun 455 kHz, wird das Signal wiederum verstärkt und an ein weiteres Quarzfilter geschickt, um über einen weiteren Verstärker zum 3. Mischer zu gelangen. Und hier wird das Signal mit einer ZF von 25 kHz zur digitalen Umwandlung weitergeschickt. Die digitale Auflösung der Signale beträgt 16 Bit mit einer Abtastrate von 100 kHz. In dieser gesamten digitalen Einheit befinden sich drei Bestandteile: der A/D (Analog-Digital) Wandler, der die Umwandlung der analogen Signale in digitale Impulse erledigt, der eigentliche Digitalsignalprozessor (DSP), der die hauptsächliche Arbeit des Empfängers macht, und zuletzt der D/A (Digital-Analog) Wandler. der das Signal wieder in seine analoge Form zurückwandelt. In dieser digitalen Einheit können jetzt, weil ja nun als rein digitale Information vorhanden, vielfältige Aufgaben erledigt werden, die in dieser Form bis jetzt noch in keinem (für Amateure bezahlbaren) Empfänger verwirklicht wurden. So werden die Steuerung der 58 (!) Bandbreiten mit ihren einzigartigen technischen Werten in diesem DSP Rechner erledigt. Mit einem Blick auf die technischen Daten erkennt man die Feinheit dieser Signalverarbeitung. So sind die digitalen Filter wohl derzeit - unerreicht - die erste Wahl! Der Formfaktor des Filters mit einer Randbreite von 1 kHz ( - 3dB) beträgt 1,35: 1 - also selbst bei - 60 dB ist dieses bei gestörten Frequenzen oft sinnvolle Filter nur 1,4 kHz "breit" ! Weitere Arbeiten dieses Rechners sind die Frequenzabstimmung in l Hz Schritten, die gesamte Demodulation, sowie Störaustastung, Squelch-Steuerung, Berechung der ( bravo! analogen) Feldstärkeanzeige und die BFO Regelung. Diese digitale Signal-Information wird nach der Verarbeitung und Berechnung wieder in ein analoges Signal zurückgewandelt, nochmals auf 455 kHz gemischt und steht dann an den verschiedenen Audioausgängen des HF 1000 zur Verfügung. Sämtliche Funktionen der Digitaleinheit des HF 1000 werden über einen 68HC11 Mikroprozessor gesteuert, mittels RS-232 oder CSMA Interface ist die gesamte Steuerung des Empfängers über einen externen PC möglich - die entsprechende Software soll ab Frühjahr ‘94 vom Hersteller verfügbar sein. Die nun letzte grosse Einheit ist die Bedienungseinheit des Watkins Johnson HF 1000. Diese durch einen Mikrocontroller gesteuerte Einheit ist über ein serielles Duplex - Interface mit dem eigentlichen Rechner verbunden und gibt so sämtliche Daten, die der Operator (um in der Computersprache zu bleiben...) einstellt, an den Rechner weiter. Die Digitaleinheit wird dann die gewünschte Funktion z.B. den Wechsel der Bandbreite errechnen, - und diese Information als geändertes Audio-Signal an den Lautsprecher weitergeben und gleichzeitig der Bedieneinheit des Empfängers über die erwähnte Datenleitung den neuen Wert der Bandbreite zur Anzeige am Display mitteilen.

Nach dieser grundsätzlich kurzen technischen Beschreibung des HF 1000, die ja keine Weltreise in die Digitaltechnik werden soll, möchte ich die wichtigsten technischen Möglichkeiten des neuen Watkins - Johnson Empfängers darstellen. Sein Frequenzbereich beträgt 5 kHz bis 30 MHz in Ahstimmschritten von 1 Hz. Als Betriebsarten sind AM, FM, CW, USB, LSB und ISB, also auch gleichzeitiges Abhören beider Seitenbänder möglich. Die 58 digitalen ZF Bandbreiten sind von 56 (!) Hz bis 8 kHz (siehe Tabelle) wählbar. Ein ZF Notchfilter mit einer Notchtiefe von 65 dB und einer auf I Hz genauen Anzeige der Notchfrequenz +/- der Betriebsfrequenz des Empfängers ist schaltbar. Die AGC ist schnell und langsam schaltbar, oder manuell im Bereich von 0 bis -135 dBm regelbar. In der Betriebsart CW ist ein BFO mit einem Regelbereich von +/- 8 kHz verwendbar, weiters kann mittels Passband - Tuning der Mittenbereich der eingestellten Frequenz über 2 kHz verändert werden. Zur Frequenzspeicherung stehen 100 Speicherkanäle zur Verfügung, in der sämtliche Betriebsarten bzw. Arbeitseinstellungen des HF 1000 also auch Notchfrequenz, AGC Ansprechschwelle, und viele andere Möglichkeiten der Empfängereinstellung mitgespeichert werden können. Diese Speicherrnöglichkeiten geben meist erst mit der Verwendung des Scan-Betriebs einen sinnvollen Zusammenhang. So kann der HF 1000 im Kanal Betrieb, im Frequenz zu Frequenz Betrieb und im Frequenz zu Frequenz Betrieb mit ausgesparten Bereichen arbeiten. Im Frequenz - Scan Betrieb können die Frequenzsprünge zwischen 1 Hz und 25 kHz festgelegt werden, die Aufenthaltszeit auf den gerade abgetasteten Kanal kann zwischen 0,5 und 20 Sekunden betragen. Zur Stromversorgung genehmigt sich der Watkins Johnson HF 1000 alles zwischen 97 und 253 Volt Wechselspannung bei 47 bis 440 Hz, die Stromaufnahme beträgt nur 35 Watt. Die Regelung der zur Verfügung gestellten Stromversorgung erfolgt vollautomatisch.

Wenn man nun - endlich ! - den Empfänger einschaltet, läuft als erstes der interne BITE Built In Test - Test ab, der alle Betriebszustände des Rechners überprüft und daher auch alle Display - Beleuchtungen kurzzeitig einschaltet. Dies sollte nicht an Weihnachten erinnern, auch wenn mir ähnliche Gedanken durch den Kopf gegangen sind, als ich das erste Mal den Hauptschalter des HF 1000 betätigte... (gleichzeitig erscheint die im Rechner geladene Softwareversion auf einem Display, auf einem anderen Display wird man daran erinnert, das der Name des Empfängers "HF 1000" ist. Dann erscheint die auf 1 Hz genau angezeigte Frequenz am großen Frequenzdisplay und der Empfänger ist betriebsbereit. Auf der Rückseite des Empfängers wird noch rasch eine (möglichst gute!) Antenne am Preselektor - Eingang angeschlossen, der Preselektor -Ausgang mit dem Antenneneingang des Empfängers verbunden (übrigens alles in feinster BNC - Norm ausgeführt) und schon können die ersten Signale gehört werden und am erfreulicherweise analogen S-Meter auch gesehen werden. Auf der Vorderseite des HF 1000 sind alle Bedienungselemente logisch plaziert und durch die drei grauen Flächen gut unterteilt. Die Frequenzeinstellung kann nun mittels grossem und gut greifbaren Abstimmknopf oder über die Eingabetastatur vorgenommen werden. Wobei hier die - für mich - ungewohnte Anordnung der von unten nach oben fortlaufenden Ziffern etwas störend war, unverständlich warum hier nicht die international übliche Zahlenfolge verwendet wurde. Mit dem Tastenfeld können aber nicht nur die Frequenz, sondern auch numerische Werte für BFO Frequenz, Noise Blanker Frequenz, ein Wert für den Noise Blanker und verschiedene Scan Parameter Eingaben gemacht werden. Im gleichen Zahlenfeld befinden sich mit Pfeilen für AUF und AB bezeichnete Tasten, mit denen ebenfalls die Frequenz verändert werden kann. In der rechten Ecke des Empfängers ist der Tune Lock Schalter mit dem die Eingabe der Frequenz gesperrt werden kann. Unter dem Frequenzdisplay befinden sich drei Schalter mit denen die Grösse der Frequenzschritte also MHz, kHz usw. eingegeben werden kann. Im Step Tune Betrieb kann man sich nun mit dem Drehregler am Memory/Scan Feld die richtige Abstimmgröße suchen. Diese ist im Bereich von 1 Hz bis I MHz regelbar und wird auch auf dem linken Display das sich über dem Regler befindet, angezeigt - aber nur so lange man sich in diesem Betriebszustand befindet. Denn ebenso wie bei dem "Special Function" Display werden viele andere Betriebsmöglichkeiten über diese Displays angezeigt. Um hier z.B. nur auf einige der 58 Bandbreiten zurückzugreifen, drückt man den "Special Function" Knopf und kann nun durch Drehen des Reglers im hier abgebildeten Display die verschiedenen Betriebsmöglichkeiten "BITE Initialization" - also den Selbsttest - Passband Tuning, Remote Control oder die Bandbreiten Einstellung ablesen und abrufen. Alle 58 Bandbreiten können nun ganz nach Wunsch einzeln ausgewählt und für den späteren Betrieb gespeichert werden, so wird man als Rundfunkhörer wohl weniger die Bandbreiten unter 800 Hz verwenden. Die wenig benötigten Bandbreiten können nun ausgespart werden, um so während des zukünftigen Hörbetriebes einen optimalen und schnellen Wechsel der gewünschten Filter zu ermöglichen. Im SSB Betrieb sind übrigens praxisnah nur Bandbreiten zwischen 900 Hz und 3, 2 kHz einstellbar, im ISB Betrieb nur Bandbreiten zwischen 1,8 kHz und 3,2 kHz wählbar. Andere Einstellmöglichkeiten über dieses in der Mitte des Empfängers liegende Feld sind: die Betriebsart, der Wert des Squelch - Einsatzes (wird in -dBm angezeigt), Noise Blanker mit einem Einstellbereich von 1 bis 10, wie schon erwähnt der BFO im Bereich von +/- 8 kHz, der Notch Filter und die AGC Einstellung. In der Praxis sind die Einstellungen durch die vielen Displays auf einen Blick gut zu überprüfen. Ich hatte schon nach kurzer Betriebsdauer den Eindruck, mit dem HF 1000 vertraut zu sein, so überzeugend und klar ist die einfache Bedienung.

Der erste Eindruck im Tropenband war dann auch mehr als überzeugend, die Klarheit und Verständlichkeit der empfangenen Signale konnte ich mit keinem anderen Empfänger während der Testdauer wiederholen. Einzig in AM bei großer Bandbreite und ungestörtem Signal ( z.B. abends Mali auf 4835) konnte der fast 30 Jahre alte Collins 51S-1 mithalten, er brachte ein fast gleichwertig "volles" Audio-Signal. Gute Receiver wie der JRC NRD 525 oder der Drake R-8, genauso wie moderne japanische Amateurfunktransceiver von Kenwood oder Icom bringen hier auch kein schlechtes Ergebnis, aber so wie beim HF 1000 ist das Signal eben nicht. Und am gravierendsten war der Unterschied in der Verständlichkeit! So konnte ich Radio West Sepik auf 3205 kHz gegen 20.30 UTC am NRD 525 mit fast identisch schwacher Signalstärke (S 1-2) hören, am NRD waren Musik und Sprache auch gut hörbar, die Sprache aber fast nicht verständlich. Am HF 1000 war das Signal "ruhiger" und die Sprache klar zu erkennen. Sehr beeindruckend war der Unterschied bei extrem schwachen Signalen. So waren die englischen Nachrichten aus Bhutan auf der relativ neuen QRG 5030 um 14.15 UTC schwach, aber in vielen Details für einen Empfangsbericht aufzunehmen. Zu Hilfe kommt hier natürlich die Unzahl von Bandbreiten, die gerade im Tropenbandbereich schnell eine optimale Anpassung an die oft gestörte Frequenz bietet. Eine weitere Hilfe bei schwachen Signalen ist der eingebaute Vorverstärker, der durch einen eigenen Schalter neben dem AGC Regler betätigt wird. Die Verstärkung des Signals beträgt 10 dB, der mit gleichen Schalter anwählbare Abschwächer reduziert das Signal um 15 dB. Ich habe beide Möglichkeiten selten benötigt, wobei die Verstärkung der Signale in höheren Frequenzbereichen sicher gute Dienste leisten kann. Unter 500 kHz ist die Verstärkung übrigens nicht verwendbar. Weitere Empfangsvergleiche bestätigten den ersten Eindruck immer wieder. Es gab auch in den weniger "schwierigen" Rundfunkbändern gute Testmöglichkeiten, wenn z.B. die BBC auf 9650 ein hervorragendes Signal lieferte, man aber Radio Neuseeland auf 9655 hören wollte. Natürlich kann der Watkins Nachbarkanalstörungen auch nicht wegzaubern, doch konnte ich mit feinfühliger Abstimmung ein wirklich brauchbares und von keinem anderen Empfänger erreichtes, klares Signal vom anderen Ende unserer Erde hören. Die Wiedergabe in SSB ist beim Empfang von Rundfunksendern wie Radio for Peace aus Costa Rica auf der neuen USB QRG 9375 kHz oder den SSB Sendungen von Radio HCJB aus Quito gleichermaßen klar, wie der Empfang von Amateurfunkstationen. Und hier konnte sich der beim Testgerät eingebaute elfstufige Preselektor so richtig bewähren. Abends im 40 Meter Band hätte man auch den letzten Skeptiker von der Qualität des HF 1000 überzeugen können. Was hier im Bereich von 7080 - 7095 an zwei guten japanischen Transceivern NICHT zu hören war, ist sehr beeindruckend gewesen. Am HF 1000 konnten trotz Störungen durch den iranischen Rundfunksender IRIB Teheran, der mit starkem Signal auf 7100 (!) kHz sendet, noch bis 7096 kHz Amateurfunkstationen gehört werden. Ich dachte mir dann warum es in diesen Bereich so ruhig ist und sonst hier niemand funkt... Aber zurück am Vergleichs-Transveiver, verstand ich schon warum hier nur wenige Funkamateure zu finden waren, reichten die Störungen des 41 Meter Rundfunkbandes mit einer Stärke von S = 3-4 doch fast bis 7080 kHz hinunter. Und damit waren dort natürlich nur die stärksten Amateurfunkstationen zu hören. Bei Anschluß der Antenne direkt an den Empfängereingang, ohne Verwendung des Preselektors wurde das gesamte Band "unruhiger", es brodelte so vor sich hin. Diese Vergleiche waren am Besten in SSB aufzunehmen, spätabends im Tropenband im AM Betrieb konnte ich z.B. bei der Station Madre de Dios aus Peru auf 4953 diesen Effekt nicht so stark wahrnehmen.

Ein wichtiger Punkt ist die verwendete Antenne. Mit "kleinen" Antennen macht man dem HF 1000 - und sich selbst - weniger Freude, obwohl auch mit 10 Meter Langdraht ohne Anpassung in allen Bereichen ein zufriedenstellender Empfang gewährleistet war. So richtig lustig wird es aber erst an Antennen, die andere Geräte schon leicht überfordern können. Es muß ja nicht wie bei meinem Test ein 2 Element Beam für 40 Meter Amateurfunk oder eine Beverage Antenne mit 200 Meter Länge sein, aber je größer desto besser! Der HF 1000 verträgt im Betrieb mit dem Preselektor Antennenspannungen von 1(!) Watt. Wenn man es wirklich zustande bringt dem Empfänger mehr als 1 Watt Antennenspannung anzubieten, dann schaltet der Preselektor das Empfangssignal nicht weiter und meldet am Memory/Scan Display: "Presel ovrld" um alle weiteren Teile des HF 1000 zu schützen.

Manches wurde in diesem kurzen Test nicht erwähnt, so sollte man auf die vielfältigen Scan - Möglichkeiten einmal extra eingehen, die vielfältigen Steuer- und Einsatzmöglichkeiten mittels PC und entsprechender auf Windows basierender Software wären zu behandeln. Schade, daß der für uns Rundfunkhörer oft so wichtige Synchrondetektor für AM Betrieb für diesen Testbericht noch nicht verfügbar war. Der entsprechende EPROM Speicher mit dieser Softwareänderung soll im Frühjahr 1994 erhältlich sein.

Fazit ?
Ein wirkliches "Traumgerät", mit allen brauchbaren Zubehör für echtes BC- und Amateurfunk DX ausgestattet. Sicher ist der Watkins Johnson HF 1000 derzeit ein Empfänger, der von der Empfangsleistung her auch am Markt der hochwertigen Amateurfunk Transceiver durch seine vielfältigen Möglichkeiten der digitalen Signalverarbeitung keine Konkurrenz hat. Und zu einem Preis von unter 12000 DM inkl. Preselektor stellt der HF 1000 derzeit sicher das preiswürdigste echte "High-End" Gerät dar.

Technische Daten: (Software - Stand Version 1.40 -12/93)
Frequenzbereich: 5 kHz bis 30 MHz Betriebsarten: AM+ USB, LSB, ISB, CW, FM
Frequenzstabilität: besser als 0,7 ppm
BFO: +/- 8 kHz in 10 Hz Schritten
Speicherplätze: 100

Zwischenfrequenzen: 40,455 MHz, 455 kHz, 25 kHz

Empfindlichkeit:
20 kHz bis 50 kHz 1,27 uV
50 kHz bis 500 kHz 0,5 uV
500 kHz bis 30 MHz 0,35 uV (ohne Vorverstärker, CW, 300 Hz Bandbreite, 16 dB S+N/N)

Trennschärfe: (-3 dB/ -60 dB)
300 Hz / 405 Hz
1 kHz / 1,4 kHz
3,2 kHz / 4 kHz
6 kHz / 7,5 kHz
16 kHz / 20 kHz

Weitabselektion 90 dB
Spiegelfrequenzunterdrückung: besser als 90 dB
Intercept - Punkt 3. Ordnung: +30 dBm
Intercept - Punkt 2. Ordnung: +60 dBm

NF - Ausgangsleistung: 1 W bei weniger als 3% Klirrfaktor
Stromversorgung: 97 - 253 V Wechselspannung, 47 - 440 Hz ca. 35 W

Abmessungen: B 483, H 134, T 407; Gewicht: 5,5 kg (ohne Preselektor)

Bandbreiten: (in Hz)
6 63 69 75 81 88 94 100 113 125 138 150 163 175 188 200
225 250 275 300 325 350 375 400 450 500 550 600 650 700 750 800
900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 3000 3200
3600 4000 4400 4800 5200 5600 6000 6400 7200 8000

In der Betriebsart SSB sind Bandbreiten zwischen 900 und 3200 Hz verfügbar.

Herzlichen Dank an den Importeur stabo-Ricofunk, der uns eines der ersten Seriengeräte so schnell für diesen Test zur Verfügung stellen konnte.

weitere Lektüre:
e:The Watkins - Johnson HF-1000 Digital Receiver, David Clark and James Goodwin, fine tunings proceedings

© Christoph Ratzer, OE2CRM, wwh 2 / 1994