Erweitern der Reichweite durch zirkular polarisierte Antenne an Fernsteuerung?

Da ich mich in letzter Zeit etwas näher mit dem FPV-Fliegen beschäftigt habe bin ich auf die zirkular polarisierten Antennen (5,8 GHz) gestoßen.
Diese Antennen gibt es auch für den 2,4 GHz Bereich.
Deshalb dachte ich mir, ist es möglich und legal diese auf unsere 2,4 GHz Fernsteuerungen zu schrauben?

Zunächst erhöht eine solche Antenne ja indirekt die Sendeleistung, da sie einen Gewinn mit sich bringt. Da in Deutschland im 2,4 GHz Bereich 100 mW Sendeleistung erlaubt sind, wäre man mit so einer Antenne sofort außerhalb des erlaubten Bereiches.
Das Sendemodul von FrSky, welches ich in meiner MC22s verbaut habe, ist allerdings mit einer Sendeleistung von nur 60 mW angegeben.


Deshalb würde ich gerne wissen wieviel Gain eine Antenne dann haben darf, damit ich mit den 60 mW Sendeleistung nicht über die erlaubte Sendeleistung hinauskomme.
Ich habe auch noch gelesen, dass wenn eine zirkular polarisierte Antenne mit einer Stabantenne (was ja alle 2,4 GHz Empfänger haben) kombiniert wird, es einen Verlust von (maximal?) 3 db geben soll.
Bezieht sich das darauf wenn eine Empfangsantenne benutzt wird? Falls ja, wie verhält sich das mit dem Verlust dann bei zwei Empfangsantennen, welche im 90° Winkel zueinander liegen?
Nach dieser Animation würden von einer zirkular polarisierten Sendeantenne ja beide Empfangsantennen ideal angestrahlt werden.

Was meint ihr dazu? Hat sich damit schon jemand näher beschäftigt?
 

Julez

User
Ich.

http://www.rcgroups.com/forums/showthread.php?t=1966664&page=17#post26369815

Die Sendeleistung wird auf einen Abstrahlbereich konzentriert, normale Patch-Antennen haben 5dB in der Hauptkeule. Allerdings wird die Abstrahlleistung mit linear polarisierten Antennen gemessen, und hier ergibt sich ein Verlust von 3dB, immer. Somit sind wir wieder bei 2dB, wie bei der Standardantenne. Also alles legal soweit.
Die Reichweite wird nicht gesteigert dementsprechend. Vielmehr ist es so, dass die Empfangsqualität weniger schwankt. Wenn Sender- und Empfängerantenne parallel ideal ausgerichtet sind, hast du super Empfang. Sind sie 90° zueinander verdreht, kommt fast überhaupt nix mehr an. Zwischen diesen beiden Extremen schwankt jede Empfangsantenne während des Fluges. Bei zirkular polarisierter Abstrahlung ist die Verdrehung der Empfangsantenne egal, du hast also immer gleichmäßig starken Empfang, zwar etwas schlechter als optimal, aber halt nie wirklich schlecht.
 
Ich dachte eher an eine Clover Leaf Antenne.

So etwas in der Art:
http://www.hobbyking.com/hobbyking/store/__43696__2_4GHz_Circular_Polarized_Antenna_RP_SMA_Receiver_Only_Short_.html

Das wären dann insgesamt 4 db Gewinn.

Mir geht es primär, wie du schon geschrieben hast, darum dass die Lage der Antennen im Raum keinen so großen Einfluss mehr auf den Empfang haben.
Ich hatte schon ein paar Mal den Fall, dass das Sendemodul beim Kunstflugprogramm kurz gepiepst hat.
Das ist zwar der Rückkanal, welcher ja vorher abbricht und das Modell war auch zu jeder Zeit steuerbar, aber es ist einfach unangenehm.

Deshalb würde ich gerne eine Clover Leaf Antenne benutzen und trotzdem noch im legalen Bereich funken.
Der Unterschied zwischen Clover leaf und Patchantenne ist der, dass die Patchantenne mit einem bestimmten Öffnungswinkel in eine Richtung abstrahlt und die Clover Leaf Antenne Donutförmig quasi in alle Himmelsrichtungen abstrahlt. Habe ich das so richtig verstanden?

Edit:

Ist folgendes Rechenbeispiel richtig?

Die Originalantenne hat so wie ich es verstanden habe 2dB.

Die Clover Leaf hat 7dB. Davon dann 3dB für den Verlust abgezogen ergibt 4 dB. Wenn ich jetzt die Werte der beiden Antennen nehme ergibt sich eine Differenz von 2dB.

Anschließend die resultierende Sendeleistung zu berechnen:

10^(2dB/10) = 1,585

Das bedeutet, dass die resultierende Sendeleistung bei 60mW * 1,585 = 95,1 mW liegt.

Ich vermute aber, dass die 3dB Verlust bei der Berechnung nicht berücksichtigt werden dürfen, da es nur um die rein abgestrahlte Leistung geht.

Dann wären es 10^(5dB/10) = 3,162

und somit 60mW * 3,162 = 189,72 mW

Somit dürfte man die Clover Leaf Antenne nicht verwenden.
Sehe ich das so richtig oder habe ich da einen (mehrere?) Denkfehler drin?
 

micbu

User
Zunächst erhöht eine solche Antenne ja indirekt die Sendeleistung, da sie einen Gewinn mit sich bringt.

Sorry, leider völlig falsch. Da sind viele Denkfehler. Es wird immer der Gewinn einer Antenne gegenüber einem Kugelstrahler (dBi) oder gegenüber einer Dipolantenne (dBd) angegeben. Diese Angabe bezieht sich aber immer nur auf die Hauptstrahlrichtung. Wenn ich in einer Richtung etwas hinzugebe, dann nehme ich es in einer anderen Richtung aber wieder weg. Unser Ziel sollte es sein möglichst gleichmäßig das maximal erlaubte anzustrahlen. Naja, die Richtung des eigenen Körpers sollte natürlich ausgenommen sein.
Das ist eine nicht realisierbare Idealvorstellung. Je mehr ich mich der Kugel annähere, desto geringer ist der Gewinn. Je stärker die Richtcharakteristik, desto höher ist der Gewinn. Ein Nadelstrahler hätte einen irre hohen Gewinn, wäre aber völlig untauglich. Das was du möchtest widerspricht der Physik. Einen passiven Kugelstrahler mit positivem Gewinn gibt es nicht. Das wäre die Erfindung des Perpetuum Mobile. Es kann einfach nicht mehr Leistung abgegeben werden, als in die Antenne eingespeist wird. Daran solltest du sehen, dass deine Annahme nicht sein kann.
Real tust du dir mit einer 4dB Antenne keinen Gefallen, da deine nutzbare Keule kleiner wird. Das ist ganz und gar nicht das was du im Modellflug möchtest.
Die abgestahlte Sendeleistung (EIRP - Equivalent Isotropic Radiated Power) ist bei den Anlagen schon so, dass du mit einer Erhöhung des Antennengewinnes direkt ausserhalb des erlaubten EIRP wärst.
Wenn ein Funkmodul 60mW leistet, dann ist es einfach nicht möglich mehr als diese 60mW abzustrahlen. Egal welche Antenne man benutzt. Im Gegenteil, da jedes System mit einem Verlust behaftet ist wird sogar deutlich weniger abgestrahlt.
Ein Gewinn der Antenne erhöht nicht den Wirkungsgrad der Antenne sondern verringert nur, durch Bündelung, die Abstrahlkeule und konzentriert somit wie ein Brennglas das Licht, die Leistung in eine Hauptrichtung.



Michael
 
Von Michael schön kurz und real geschrieben.

Zudem dürfte man - wenn nicht autorisiert - die Zulassung verlieren, da ein rumbasteln eine Veränderung und damit
Verlust der Zulassung mit sich bringt ( unabhängig davon ob man die zulässige EIRP einhält oder nicht ) .

Dann ist es auch nicht ohne das impedanzmäßig sauber anzuschliessen, so mancher WLAN"Experte" hat bei Helicalantennen nicht gewusst
das die eben nicht 50 Ohm am Eingang sind - geschweige denn das ein Lötklecks schon frequenzrelevant in dem Bereich ist.

Einfach lassen ... .

Gruß Bernd
 
Vielen Dank für eure Antworten, dann werde ich es so lassen wie es ist.

Das was ich mit dem erhöhen der Sendeleistung meinte war dieser EIRP-Wert, nicht die reale Sendeleistung natürlich.
Hätte mich wohl doch besser einlesen sollen bevor ich hier ein Thema aufmache... ;)
 

Julez

User
Von Michael schön kurz und real geschrieben.

Zudem dürfte man - wenn nicht autorisiert - die Zulassung verlieren, da ein rumbasteln eine Veränderung und damit
Verlust der Zulassung mit sich bringt ( unabhängig davon ob man die zulässige EIRP einhält oder nicht ) .

Dann ist es auch nicht ohne das impedanzmäßig sauber anzuschliessen, so mancher WLAN"Experte" hat bei Helicalantennen nicht gewusst
das die eben nicht 50 Ohm am Eingang sind - geschweige denn das ein Lötklecks schon frequenzrelevant in dem Bereich ist.

Einfach lassen ... .

Gruß Bernd

Nein, die Zulassung verliert man nur, wenn die Funke nicht länger den gesetzlichen Parametern entspricht.
 

Julez

User
facepalm.jpg

Quelle.

http://funk.dmfv.aero/allgemein/anderungen-an-der-fernsteueranlage/
 

Wessels

User gesperrt
Hi Julez,

bitte den Bericht von Herrn Perkuhn genau lesen.....:D:

Umbau ja, solange die Funke danach noch den gesetzlichen Vorschriften entspricht; nur woher weisst Du denn, ob die Funke nach Deinem Antennenumbau noch den gesetzlichen Bestimmungen entspricht ? Wie prüfst Du es ?


Gruss

HW
 

Julez

User
Das gute an Naturgesetzen ist, dass man nicht prüfen muss, ob sie gelten, da sie immer gelten.
Das schlimmste, was bei einer fehlerhaften Antennenkonfiguration passieren kann ist, dass das SWR suboptimal ist. Dies würde aber lediglich die Sendeleistung verringern. Zudem würde die Funke Alarm geben, da sie das SWR messen kann.
Da das SWR als i.O. angezeigt wird, und auch die Reichweite im üblichen Bereich ist, kann man davon ausgehen, dass sowohl SWR als auch Abstrahlleistung in Ordnung sind.
Wenn du der Meinung bist, dass sich noch andere Parameter durch Antennen verändern lassen, erläutere doch bitte die zugrundeliegenden physikalischen Zusammenhänge.

Abgesehen davon bin ich nicht der erste, der Fremdfabrikat-Antennen einsetzt:

http://www.becker-fm.de/shop/product/8243/Kurzantenne+G4+für+35MHz?gID=82
 

gruni

User
Hallo,

bleibt aber noch das Problem, wenn was passiert und es stellt sich raus, daß das Unglück passiert ist weil die Antenne eben nicht genug Leistung abgestrahlt hat und das der Flieger deshalb auf die Autobahn....

Schönes Bastelwochenende, Gruni
 
Julian hat Recht, eine ähnliche Diskussion gab es vor ca. 30 Jahren mit Erscheinen der ersten Wendlantennen. Ich habe eine für die Simprop SAM (Fa. Brand / Kiefersfelden), nie Probleme, es war einfach praktisch. Graupner hatte die dann später im Programm.

Hallo,

bleibt aber noch das Problem, wenn was passiert und es stellt sich raus, daß das Unglück passiert ist weil die Antenne eben nicht genug Leistung abgestrahlt hat und das der Flieger deshalb auf die Autobahn....

Schönes Bastelwochenende, Gruni

ich hätte gerne ein Problem: du weist nach, dass es an der Antenne lag...
 

Julez

User
Hallo,

bleibt aber noch das Problem, wenn was passiert und es stellt sich raus, daß das Unglück passiert ist weil die Antenne eben nicht genug Leistung abgestrahlt hat und das der Flieger deshalb auf die Autobahn....

Schönes Bastelwochenende, Gruni

Dafür gibt es ja Reichweitentests.

Und was passiert, wenn ein Unglück geschieht weil der selbstgebaute Holm zu schwach dimensioniert war, das selbstgelötete Servokabel gebrochen war, oder das selbst anscharnierte Höhenruder sich gelöst hat?

Warum soll das Versagen eines selbst gebauten Senderteils problematischer sein als das Versagen eines selbst gebauten Flugzeugteils?
 
Das gute an Naturgesetzen ist, dass man nicht prüfen muss, ob sie gelten, da sie immer gelten.
Das schlimmste, was bei einer fehlerhaften Antennenkonfiguration passieren kann ist, dass das SWR suboptimal ist. Dies würde aber lediglich die Sendeleistung verringern. Zudem würde die Funke Alarm geben, da sie das SWR messen kann.
Da das SWR als i.O. angezeigt wird, und auch die Reichweite im üblichen Bereich ist, kann man davon ausgehen, dass sowohl SWR als auch Abstrahlleistung in Ordnung sind.
Wenn du der Meinung bist, dass sich noch andere Parameter durch Antennen verändern lassen, erläutere doch bitte die zugrundeliegenden physikalischen Zusammenhänge.
So ist es. :D
Ich persönlich würde die Finger davon lassen. Ein Nachteil der Cloverleaf/Spironet Antennen ist die Donut-förmige Abstrahlchrakteristik. Das führt dazu dass direkt über dir die Reichweite deutlich schlechter als mit standard Patch oder Stabantennen ist. Störungen so direkt über mir wären mir nicht so sympathisch;)
Gruß Stephan
 

Erdie

User
So ist es. :D
Ich persönlich würde die Finger davon lassen. Ein Nachteil der Cloverleaf/Spironet Antennen ist die Donut-förmige Abstrahlchrakteristik. Das führt dazu dass direkt über dir die Reichweite deutlich schlechter als mit standard Patch oder Stabantennen ist. Störungen so direkt über mir wären mir nicht so sympathisch;)
Gruß Stephan

Über Dir ist die Entfernung zum Flugzeug i. d. R. aber am geringsten. Ausserdem soll man nicht über den Kopf fliegen. Das machen nur Anfänger:p. BTW: Strahlt die Patchantenne der MC20 nicht zirkular polarisiert ab?
 
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