Das Problem mit den Antennen

Das Problem mit den Antennen
Antennenmodifikationen an Sendern und Empfängern


Frank Tofahrn
Bundeskommission Modellflug im DAeC, Fachausschuss Funk

Im Bereich FPV werden, insbesondere die bei den Videosendern typischerweise als Antennen mitgelieferten Gummiwürste, oft gegen für diesen Zweck deutlich besser geeignete Antennen getauscht. Dabei taucht immer mal wieder die Frage auf, ob ein solcher Tausch zulässig ist, oder ob damit die Zertifizierung des Senders und Empfängers und somit die Rechtsgrundlage des Betriebs erlischt?
Um eine Antwort darauf zu finden, müssen zunächst die anzuwendenden Testverfahren betrachtet werden.

Auf die im Modellbau üblichen Videosender (2,4/5,8 GHz) wird die EN 300 440 angewendet. In diesem Standard werden Testverfahren für folgende Situationen beschrieben:
  • Integral Antennas
  • Dedicated Antennas
  • Antenna Connector
Für „Integral Antennas“ und „Dedicated Antennas“ ist das Thema ganz schnell abgehandelt, da es sich entweder um interne oder fest mit dem Gerät verbundene Antennen handelt, die sich wohl kaum zerstörungsfrei austauschen lassen. Hier ist ein Tausch der Antenne nicht praktikabel.

Anders sieht die Situation bei Geräten mit einem „Antenna Connector“ aus. In diesem Fall muss der Hersteller bereits beim Test den Antennengain der zu verwendenden Antenne angeben, da dieser in die Berechnung der Strahlungsleistung eingeht. Ferner muss er sowohl in der Anleitung als auch in der Konformitätserklärung eine bestimmte Antenne oder einen Maximalwert des Antennengains vorgeben.

Das Testverfahren für die Geräte mit Antennenanschluss und abnehmbarer Antenne ist so gestaltet, dass aus der am Anschluss gemessenen Leistung und dem Antennengain die Strahlungsleistung errechnet wird. Ferner werden die unerwünschten Aussendungen einmal am Antennenanschluss und als sog. „Cabinet Radiation“ gemessen. Die „Cabinet Radiation“ ist dabei die Abstrahlung des Gerätes ohne Antenne.

Hier besteht also durchaus die Möglichkeit, eine andere Antenne anzuschließen, die den Vorgaben des Herstellers entspricht. Leider stehen diese eigentlich zwingend erforderlichen Angaben im Normalfall nicht zur Verfügung.

Dabei ist dann etwas Kreativität angesagt.

Es gibt drei Szenarien:
  1. Der Hersteller schreibt eine Antenne vor.
  2. Der Hersteller schreibt einen maximalen Antennengain vor.
  3. Der Hersteller schreibt nichts vor.
Im Fall 1 erlischt die Gültigkeit des Prüfberichts und die Konformitätserklärung bei Verwendung einer anderen Antenne.

Im Fall 2 kann eine Antenne nach Vorgabe des Herstellers angeschlossen werden. Dabei kann der Verlust des Anschlusskabels durchaus durch einen höheren Antennengain kompensiert werden. Der anzusetzende Gain ist hier:
Antennengain - Kabelverlust

Bei kurzen Kabeln ist das nicht so relevant. Ist aber das Kabel ein paar Meter lang und/oder hat eine hohe Dämpfung, fällt das schon ins Gewicht. Die Gültigkeit des Prüfberichts bleibt erhalten.

Im Fall 3 hat der Hersteller etwas falsch gemacht. Das ist allerdings kein Freibrief dafür, dass man tun und lassen kann, was man will. Die Korrektheit der Konformitätserklärung ist in diesem Fall zumindest fraglich, aber es gibt keine Einschränkungen seitens des Herstellers.

Die Fälle 1 und 2 sind eher selten anzutreffen, so dass hier der Fall 3 beleuchtet werden soll.

Das Testverfahren des Standards soll belegen, dass das Limit der Strahlungsleistung nicht überschritten wird. Vertraut man darauf, dass ein Gerät mit der gegebenengfalls mitgelieferten Antenne im Rahmen der Limits des Standards ist, kann man die Antenne gegen eine andere austauschen, solange der Gain der neuen Antenne den der alten nicht übersteigt.

Bei den typischerweise mitgelieferten Gummiwürsten kann man von einem theoretisch maximal möglichen Gain von 2,15 dBi (Anm. d. Redaktion: dB(isotrop), Antennengewinn, bezogen auf einen Isotrop-/Kugelstrahler) ausgehen. Im Normalfall werden diese Antennen gegen zirkular polarisierte Rundstrahlantennen (z. B. Clover-Leaf) ausgetauscht.

Nun kommt eine Besonderheit des Testverfahrens zum Tragen. Die Strahlungsleistung eines Gerätes wird im Test mit linear polarisierten Antennen gemessen, mal mit horizontaler und mal mit vertikaler Polarisation. Der höhere Wert gilt als Ergebnis. Aus physikalischen Gründen ist es aber so, dass sich bei der Kombination einer zirkular (oder elliptisch) polarisierten und einer linear polarisierten Antenne ein Verlust von 3 dB ergibt. Im Test erfasst wird also nur die Hälfte der tatsächlichen Strahlungsleistung. Das ist zwar technisch nicht korrekt, aber im Standard so festgelegt.
Da die typischen (rundstrahlenden) Zirkularantennen korrekt gemessen ungefähr genauso viel Gain wie ein Linearstrahler haben, liegt man hier immer auf der sicheren Seite. Allerdings gilt diese Annahme nicht für Helixantennen. Das sind keine Rundstrahler! Hochgewinnantennen dürfen natürlich nicht verwendet werden.

Erstaunlicherweise ist die Situation sogar die, dass ein Sender, der an der Antennenbuchse tatsächlich 10 bzw. 25 mW Leistung hat und mit einem Linearstrahler mit etwa 2 dB Gain nicht mehr legal wäre, durch einen zirkularen Rundstrahler legalisiert würde.

Fazit:

Solange der Hersteller eines Senders mit Antennenbuchse nicht ausdrücklich eine bestimmte Antenne vorschreibt, steht es dem Anwender frei, eine andere Antenne zu verwenden, solange sichergestellt ist, dass die jeweilig geltenden Grenzwerte der Strahlungsleistung nicht überschritten werden. Bei zirkular polarisierten Rundstrahlern (z. B. C/L) ist das normalerweise gewährleistet. Der Test und die Konformitätserklärung bleiben gültig, da der Hersteller diese nicht oder nur hinsichtlich des maximalen Gains eingeschränkt hat.

Unter den oben geschilderten Voraussetzungen ist also gegen die Verwendung anderer Antennen nichts einzuwenden, sofern es einen für das Gerät korrekt durchgeführten Test gemäss den Testverfahren der EN 300 440 gibt.

Bei Empfängern mit Antennenbuchse ist der Anwender in der Wahl der Antenne übrigens frei, wenn keine herstellerseitige Einschränkung existiert. Die dürfte es aber kaum geben. Wer genügend Platz hat, kann also auch einen 20-Meter Spiegel anschließen.

Ich hoffe, dass dieser Beitrag etwas zur Klärung zum Thema Antennentausch beiträgt.

Holm- und Rippenbruch
 
Gibts keine wirklich guten Artikel mehr fuers Magazin? Mich wundert immer wieder wie man hier auf die geringsten Gesetzesuebertretungen reagiert und an anderer Stelle Menschenleben gefaehrdet werden und das gutgeheissen wird. Denkt hier auch jemand ueber die Verhaeltnismaessigkeiten nach?
 
Hallo matzito
Deinen Kommentar mag verstehen wer will. Nur so viel, man liest in dem Artikel nichts von Gesetzesübertretungen. Es soll aber Leute geben die wissen wollen, wie man sich in dem Dschungel der Vorschriften richtig verhält.Für diese Menschen ist das ein guter Artikel. :)
 
Grundsätzlich ist Artikel informativ, aber ich frage mich wirklich wohin das führt und wem es nützt :confused: Es dürfte dem normalen Modellpiloten nicht einfallen weil der die Antenne wechselt gleich für einen 1000der ein Prüflabor aufzusuchen, zumal es die Antennen wie SpiroNet in jedem FPV Shop gibt, ohne jeglichen Hinweis auf Verlust der Betriebserlaubnis .. warum dürfen die das Teufelszeug überhaupt verkaufen? Die meisten FPV TX/RX kommen aus China, wenn man Glück hat ist wenigstens eine Anleitung dabei wie man den Kanal einstellt. Gibts denn nur noch Paragraphenreiter auf den Flugplätzen die einem bei dem kleinsten Fehler gleich mit Strafbefehl drohen :confused: Wo bleibt der Spass an der Sache? Will man absolut Gesetzeskonform sein fliegt man am besten am RC Simulator .... alles andere scheint für den "normalen" Piloten ein nicht mehr einschätzbares Risiko zu sein.
 
Hallo
Naja das ist eine grundsätzliche Diskussion. Regeln und deren Einhaltung beim FPV-Fliegen.
Die passt hier eigentlich nicht hin.
 
Hallo, ich bin etwas verwundert. Es gibt Freibier und keiner merkt es. Die Intention hinter dem Artikel war die, mit der offenbar recht weit verbreiteten, falschen Ansicht aufzuräumen, das man nicht mit Antennen experimetieren darf. Der Artikel zeigt den sehr weit gesteckten Rahmen auf, innerhalb dessen solche Experimente durchgeführt werden können. Es ist praktisch nicht möglich, alles aufzuzeigen, was zulässig und möglich ist. Dazu müsste man alle denkbaren und weniger denkbaren Lösungen kennen. Praktikabler ist es, die Limits zu beschreiben. Getreu dem Motto: Es ist alles erlaubt, was nicht explizit verboten ist. Das ist Experimenten in diesem Bereich deutlich zuträglicher und ich glaube, das der Artikel die Limits zeigt innerhalb derer man sich austoben kann. Diese Limits sind nebenbei die Herausforderung an Experimente in diesem Bereich und stecken die Aufgabe ab, in diesen Grenzen das Optimum zu erreichen. Ganz nebenbei ist es allein schon aus technischen Gründen schwierig, diese Limits zu überschreiten.
 
Hi Frank, danke für den Artikel und deine fachliche Aufarbeitung der Materie. Der Artikel zeigt doch auf was eben erlaubt ist und verteufelt nichts(!!!) - ich mag da nichts negatives dran erkennen.
 

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