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Ein Blick in den Himmel

25.01.2026 · 10 Min. Lesezeit

Ein Blick in den Himmel

Software Defined Radio ist eines dieser Themen, bei denen man sehr schnell von „ich probiere mal was mit einem USB‑Stick“ zu „ich habe hier gerade ein komplettes Empfangssystem mit eigener Infrastruktur aufgebaut“ eskalieren kann. RTL‑SDR ist dafür der klassische Einstieg: ein ursprünglich für DVB‑T gedachter USB‑Stick mit Realtek‑Chip, der sich mit der richtigen Software in einen breitbandigen, frei programmierbaren Empfänger verwandelt. In Kombination mit ADS‑B wird daraus dann ein Projekt, das nicht nur technisch spannend ist, sondern auch visuell belohnt - Flugzeuge auf der Karte, live, aus dem eigenen Empfangsbereich.

Wenig Flugverkehr am SonntagWenn man das ernsthaft betreiben will, lohnt sich ein tiefer Blick in die Technik. Was macht diese Sticks so besonders, wo liegen ihre Grenzen, was genau senden Flugzeuge da eigentlich auf 1090 MHz und wie baut man sich im Stil der SDR‑Enthusiasts einen kompletten Stack vom Antennenanschluss bis zum Webfrontend auf?

Vom DVB‑T‑Stick zum SDR - was im RTL‑SDR wirklich steckt

Der klassische RTL‑SDR‑Stick basiert auf zwei zentralen Bausteinen: dem Realtek RTL2832U und einem Tuner‑IC, meist einem R820T oder R820T2. Ursprünglich war die Kombination dafür gedacht, digitale terrestrische Fernsehsignale (DVB‑T) zu empfangen. Der RTL2832U übernimmt dabei die Demodulation der OFDM‑Signale und stellt dem Hostrechner bereits dekodierte Transportstreams zur Verfügung.

Der Trick, der RTL‑SDR möglich macht, liegt in einem „Debug‑Pfad“ des RTL2832U. Der Chip kann statt fertig demodulierter Daten auch rohe I/Q‑Samples über USB ausgeben. I und Q sind die In‑Phase‑ und Quadraturkomponenten eines komplexen Basisbandsignals. Wenn man diese Samples direkt abgreift, hat man plötzlich keinen reinen DVB‑T‑Empfänger mehr, sondern einen breitbandigen SDR‑Frontend, das beliebige Modulationen empfangen kann - solange sie im Frequenzbereich des Tuners liegen.

Der Tuner, typischerweise ein R820T2, ist ein breitbandiger Mischer mit integrierter PLL, Verstärkern und Filtern. Er deckt grob den Bereich von etwa 24 MHz bis 1,7 GHz ab. Intern mischt er das gewünschte Empfangssignal auf eine Zwischenfrequenz, filtert es und reicht es an den RTL2832U weiter, der dann die Analog‑Digital‑Wandlung und die weitere Verarbeitung übernimmt. Die Abtastrate liegt typischerweise bei bis zu 2,4 MS/s, in manchen Konfigurationen etwas höher, aber mit zunehmenden Problemen durch USB‑Bandbreite und interne Limitierungen. Die Auflösung der ADCs beträgt 8 Bit, was für viele Anwendungen ausreichend ist, aber natürlich weit von professionellen SDRs entfernt.

Diese 8 Bit sind eine der zentralen Einschränkungen. Der Dynamikbereich ist begrenzt, starke Signale können den Empfänger schnell in die Sättigung treiben, schwache Signale gehen im Rauschen unter, wenn gleichzeitig starke Störer im Band liegen. Für ADS‑B ist das allerdings weniger dramatisch, weil wir es dort mit vergleichsweise starken Signalen zu tun haben, die in der Regel deutlich über dem Rauschboden liegen - insbesondere, wenn man eine halbwegs vernünftige Antenne und einen LNA verwendet.

Ein weiterer Punkt ist die Frequenzstabilität. Die meisten günstigen Sticks verwenden einen einfachen Quarz, der sich mit Temperatur und Alter verschiebt. Für viele Anwendungen ist das egal, für schmalbandige Signale oder präzise Messungen aber problematisch. Für ADS‑B ist es wieder relativ unkritisch, weil die Signale breitbandig sind und die Demodulation nicht auf eine hochpräzise Trägerfrequenz angewiesen ist. Trotzdem lohnt sich ein Stick mit TCXO, wenn man die Wahl hat - einfach, weil das gesamte System stabiler und reproduzierbarer arbeitet.

ADS‑B - was Flugzeuge auf 1090 MHz wirklich senden

ADS‑B steht für „Automatic Dependent Surveillance - Broadcast“. Es ist ein Verfahren, bei dem Flugzeuge ihre Position, Geschwindigkeit, Höhe und weitere Statusinformationen regelmäßig per Funk aussenden. „Automatic“, weil es ohne aktives Zutun der Piloten geschieht, „Dependent“, weil die Position aus GNSS‑Daten abgeleitet wird, „Surveillance“, weil es der Überwachung des Luftraums dient, und „Broadcast“, weil die Daten unidirektional und unverschlüsselt ausgesendet werden.

Technisch basiert ADS‑B auf Mode‑S‑Transpondern, die auf 1090 MHz senden. Die Modulation ist eine Form von Pulspositionsmodulation (PPM). Ein ADS‑B‑Frame besteht aus einem Präambelteil und einem Nutzdatenblock. Die Präambel ist 8 µs lang und dient der Synchronisation. Danach folgen 112 Bit Nutzdaten, die in 56 µs übertragen werden. Jedes Bit wird durch die Position eines Pulses innerhalb eines 1‑µs‑Fensters kodiert: ein Puls in der ersten Hälfte bedeutet eine 1, in der zweiten Hälfte eine 0.

Die 112 Bit enthalten verschiedene Felder: einen Downlink Format (DF), der den Nachrichtentyp beschreibt, eine 24‑Bit‑ICAO‑Adresse des Flugzeugs, ein Typfeld, das die Art der Nachricht angibt (z. B. Position, Geschwindigkeit, Identifikation), die eigentlichen Nutzdaten und eine 24‑Bit‑CRC. Besonders relevant für uns sind DF17‑Nachrichten, die „Extended Squitter“‑Frames, die die meisten ADS‑B‑Informationen tragen.

Die Position wird in einem komprimierten Format übertragen, das als CPR (Compact Position Reporting) bekannt ist. Um eine vollständige Position zu rekonstruieren, benötigt man in der Regel zwei aufeinanderfolgende Nachrichten, eine mit „even“ und eine mit „odd“ Kennzeichnung. Aus diesen beiden lässt sich dann die exakte Latitude/Longitude berechnen. Alternativ kann man bei ausreichender Dichte von Empfängern auch multilaterieren, also aus Laufzeitunterschieden die Position bestimmen, aber das ist ein eigenes Thema.

Wichtig ist: ADS‑B ist unverschlüsselt, unidirektional und für den Empfang durch Dritte nicht nur technisch, sondern auch regulatorisch unproblematisch. Wir hören hier keinen „geheimen“ Funk ab, sondern nutzen bewusst ausgesendete Broadcast‑Signale, die für genau diesen Zweck gedacht sind - nur eben normalerweise für Flugsicherung und kommerzielle Dienste.

Warum RTL‑SDR und ADS‑B so gut zusammenpassen

Wenn man sich die Eigenschaften von RTL‑SDR und ADS‑B nebeneinander legt, wird schnell klar, warum diese Kombination so populär geworden ist. ADS‑B sendet auf einer festen Frequenz von 1090 MHz, mit relativ hoher Sendeleistung und klar definiertem Protokoll. Die Signale sind kurz, aber deutlich über dem Rauschboden, solange man nicht völlig abgeschattet sitzt.

Der RTL‑SDR‑Stick kann 1090 MHz problemlos empfangen, die Bandbreite von 2 MHz reicht locker aus, um das gesamte Signal inklusive Filterflanken abzudecken, und die 8‑Bit‑Auflösung ist für die Pulsdetektion mehr als ausreichend. Die Demodulation ist im Kern eine Aufgabe der Pulsdetektion und Bitrekonstruktion, keine komplexe Phasen‑ oder Frequenzdemodulation.

Hinzu kommt, dass ADS‑B‑Signale relativ selten sind im Vergleich zu breitbandigem Rauschen. Ein Decoder wie dump1090 oder readsb kann die I/Q‑Samples in Echtzeit analysieren, Pulsfolgen erkennen, Frames extrahieren, CRC prüfen und die Nutzdaten dekodieren. Die Rechenlast ist überschaubar, sodass selbst ein Raspberry Pi das problemlos schafft.

Damit hat man mit einem 20‑Euro‑Stick, einer halbwegs brauchbaren Antenne und einem kleinen Einplatinenrechner plötzlich ein System, das live Flugbewegungen im Umkreis von zig bis hunderten Kilometern sichtbar macht.

Der komplette Stack

Wenn man sich am Vorbild der SDR‑Enthusiasts orientiert, dann denkt man nicht nur in „Stick plus Decoder“, sondern in einem vollständigen Stack. Der beginnt physikalisch an der Antenne und endet bei einer Weboberfläche, die Flugzeuge auf einer Karte darstellt, Statistiken erzeugt und vielleicht sogar Daten an Aggregatoren wie Flightradar24, FlightAware oder ADS‑B Exchange liefert.

Ganz unten steht die Antenne. Für 1090 MHz ist eine einfache λ/4‑Groundplane schon erstaunlich leistungsfähig. Ein Viertelwellenstrahler hat bei 1090 MHz eine Länge von etwa 6,9 cm. Kombiniert man das mit vier Radials, die im 45‑Grad‑Winkel nach unten zeigen, erhält man eine robuste, breitbandige Antenne mit ordentlichem Gewinn im relevanten Bereich. Wer mehr Aufwand treiben will, baut oder kauft eine Collinear‑Antenne, die mehrere λ/2‑Segmente übereinander stapelt und so den Gewinn in der Horizontalen erhöht.

Zwischen Antenne und Stick lohnt sich ein LNA mit Bandpassfilter. Der LNA hebt das Nutzsignal an, bevor es durch Kabeldämpfung und Rauschen des Empfängers geschwächt wird. Ein integrierter SAW‑Filter sorgt dafür, dass außerhalb von 1090 MHz liegende Störer - etwa Mobilfunk, DVB‑T, FM‑Rundfunk - gar nicht erst in den Empfänger gelangen. Viele moderne RTL‑SDR‑Sticks bieten eine Bias‑T‑Funktion, mit der man den LNA direkt über das Koaxialkabel speisen kann. Das reduziert den Verkabelungsaufwand und erlaubt es, den LNA direkt an der Antenne zu platzieren, wo er am effektivsten ist.

Auf der digitalen Seite übernimmt der RTL‑SDR‑Stick die I/Q‑Erfassung. Unter Linux spricht man ihn typischerweise über die rtl‑sdr‑Bibliothek an. Tools wie rtl_test und rtl_eeprom helfen bei der Diagnose und Konfiguration. Für ADS‑B nutzt man dann spezialisierte Decoder wie dump1090, readsb oder tar1090 als Frontend.

dump1090 war eines der ersten weit verbreiteten Projekte, das ADS‑B speziell für RTL‑SDR dekodiert hat. Es liest die I/Q‑Samples direkt vom Stick, führt eine Pulsdetektion durch, rekonstruiert die Frames, prüft die CRC und dekodiert die Nutzdaten. Gleichzeitig stellt es einen einfachen Webserver bereit, der die empfangenen Flugzeuge auf einer Karte darstellt.

readsb ist eine moderne Weiterentwicklung, die aus der Erfahrung vieler Jahre ADS‑B‑Betrieb entstanden ist. Es bietet verbesserte Dekodieralgorithmen, effizientere Nutzung der CPU, bessere Statistiken und eine saubere Trennung zwischen Decoder und Visualisierung. In Kombination mit tar1090 erhält man ein sehr leistungsfähiges Webfrontend, das nicht nur eine Karte zeigt, sondern auch umfangreiche Informationen zu einzelnen Flügen, Höhenprofilen, Signalstärken und vielem mehr.

Auf einem typischen Setup läuft das Ganze auf einem Raspberry Pi oder einem ähnlichen Linux‑System. Der Stick hängt per USB am Pi, der LNA wird über Bias‑T versorgt, die Antenne sitzt möglichst hoch und frei. Der Pi startet beim Booten den Decoder, der wiederum einen lokalen Webserver bereitstellt. Über den Browser im eigenen Netz kann man dann live sehen, was der Empfänger gerade hört.

Wer noch einen Schritt weiter gehen will, ergänzt den Stack um Zeitreihen‑Datenbanken und Dashboards. Tools wie graphs1090 sammeln Statistiken über empfangene Messages pro Sekunde, maximale Reichweite, Verteilung der Signalstärken, CPU‑Last, USB‑Fehler und vieles mehr. Diese Daten lassen sich in RRD, InfluxDB oder Prometheus speichern und mit Grafana visualisieren. So wird aus einem „ich sehe Flugzeuge“‑Projekt ein ernstzunehmendes Monitoring‑System, mit dem man Antennenoptimierungen, Standortvergleiche und Langzeittrends analysieren kann.

Ein weiterer Baustein ist MLAT, also Multilateration. Hier werden Zeitstempel von Mode‑S‑Signalen, die von mehreren Empfängern gleichzeitig gehört werden, genutzt, um die Position von Flugzeugen zu berechnen, die selbst kein ADS‑B senden. Dafür ist eine sehr präzise Zeitbasis und eine enge Synchronisation der Empfänger nötig. Viele Aggregatoren bieten MLAT‑Dienste an, bei denen man als Feeder mitmacht und im Gegenzug Zugriff auf die berechneten Tracks erhält. Der eigene RTL‑SDR‑Stick wird damit Teil eines verteilten, globalen Sensorsystems.

All das baut auf einem erstaunlich einfachen Kern auf: einem USB‑Stick, der I/Q‑Samples liefert. Der Rest ist Software, Protokollverständnis und ein bisschen HF‑Technik.

Praktische Aspekte: Gain, PPM, Samplingrate und Standort

In der Praxis entscheidet die Feinabstimmung über die Qualität des Setups. Der Gain des RTL‑SDR‑Sticks ist ein kritischer Parameter. Zu wenig Gain, und schwache Signale gehen im Rauschen unter. Zu viel Gain, und starke Signale übersteuern den Empfänger, was zu Intermodulation und Verlust von Frames führt. Viele Decoder bieten automatische Gain‑Einstellungen, aber es lohnt sich, manuell zu experimentieren und die Auswirkungen auf die empfangenen Messages pro Sekunde und die maximale Reichweite zu beobachten.

Die Samplingrate ist bei ADS‑B weniger kritisch als bei anderen Anwendungen, aber sie muss hoch genug sein, um die Pulsstruktur sauber abzubilden. Typische Werte liegen bei 2 MS/s. Höhere Raten erhöhen die CPU‑Last und die USB‑Bandbreite, bringen aber kaum Vorteile.

Die Frequenzkorrektur (PPM) ist bei ADS‑B nicht extrem sensibel, aber eine grobe Kalibrierung schadet nicht. Tools wie rtl_test oder kalibrate können helfen, den Offset des Quarzes zu bestimmen. Viele Decoder erlauben es, einen PPM‑Wert zu setzen, der dann intern kompensiert wird.

Der Standort ist schließlich der wichtigste Faktor für die Reichweite. ADS‑B ist eine Sichtverbindungstechnologie. Je höher und freier die Antenne steht, desto weiter sieht man. Ein Dachstandort mit freier Sicht in alle Richtungen ist ideal. Hindernisse wie Gebäude, Hügel oder Bäume schatten ab und erzeugen „Löcher“ in der Abdeckung. Es lohnt sich, mit verschiedenen Positionen zu experimentieren und die Auswirkungen auf die empfangenen Tracks zu beobachten.

Warum sich der Deep Dive lohnt

Was anfangs wie ein Spielzeugprojekt mit einem billigen USB‑Stick wirkt, entpuppt sich sehr schnell als ernstzunehmendes HF‑ und Protokollthema. Man lernt, wie ein SDR‑Frontend intern arbeitet, wie I/Q‑Samples aussehen, wie man aus Pulsfolgen Bits rekonstruiert, wie Protokolle wie Mode‑S und ADS‑B aufgebaut sind und wie man aus rohen Daten sinnvolle Informationen extrahiert.

Gleichzeitig baut man sich mit einem vollständigen Stack eine Infrastruktur auf, die weit über „ich sehe Flugzeuge“ hinausgeht. Man kann Antennen vergleichen, Standorte bewerten, HF‑Störungen analysieren, Zeitreihen auswerten und sich mit anderen Enthusiasten vernetzen.

Und das alles mit Hardware, die preislich weit unter dem liegt, was man klassisch mit „Funkempfänger“ assoziiert. RTL‑SDR ist damit nicht nur ein günstiger Einstieg in SDR, sondern auch ein hervorragendes Vehikel, um tief in die Welt der Funksignale, Protokolle und verteilten Systeme einzutauchen.