2,4 GHz, Segen für den Modellflug (2. Teil)

Auf diesen Plätzen habe ich im Frühling 2012 Messflüge durchgeführt, um abzuklären, ob und wie allfällige Störungen auftreten. Zuerst wurden mit einem Spektrum-Analyzer und Breitbandantennen alle vorhandenen Funksignale zwischen 80 und 5000 MHz gemessen. Danach habe ich Messflüge gestartet. Die Auslegung war folgende: Als Modell setzte ich einen Easyglider ein, dessen Flügel mit oranger Leuchtfarbe bemalt waren, um ihn auch auf Distanz gut zu sehen (bin Abstände bis >1 km geflogen). Als Empfänger benützte ich einen rückkanalfähigen Multiplex-Empfänger mit Bandpassfiltern in den Antennen. Dazu applizierte ich ein GPS-Modul, um immer die genaue Position zu wissen und den Flugweg aufzuzeichnen. Den Failsafe habe ich so eingestellt, dass der Flieger in einen Sackflug übergeht, sobald der Failsafe anspricht. Die Einstellungen wurden erflogen, programmiert und getestet, indem ich den Sender im Flug ausgeschaltet habe (ist bei normalem Flugbetrieb nicht zu empfehlen). Am Sender wurde von einer Hilfsperson die Empfangsqualität überwacht, die vom Empfänger zurückgesendet wurde. Zur Flugvorbereitung studierte ich das Journal über die aufgezeichneten Abstürze. Diese habe ich in die Planung der Flugrouten mit einbezogen.

Zuerst habe ich mit dem Spektrum-Analyzer die vorhandenen Signale gemessen. Ein Reichweitentest bestätigte die Funktionalität von Sender und Elektrosegler. Nach dem Start habe ich den Flieger auf diejenige Höhe gebracht, die im Journal über einer Absturzstelle genannt war. Die zu fliegende Richtung habe ich mir im Gelände vorgemerkt. Den Abstand konnte ich vom GPS ablesen. So habe ich die kritischen Punkte abgeflogen. Die Empfangsqualität wurde laufend überwacht und im Falle einer Veränderung sofort gemeldet. Als das Überfliegen keine Beeinträchtigung zeigte, wurde die gleiche Stelle in verschiedenen Höhen überflogen. Auch wurde die Flugbahn erweitert, um zu sehen, ob es im Umfeld eines Absturzpunktes kritische Stellen gibt. Das Resultat war überraschend positiv, konnte doch kein einziger Aussetzer festgestellt werden. Dann hatte ich mich mit dem Flieger dem Handyantennenmast genähert. Ich konnte so fliegen, dass im Falle einer Störung das Modell im Sackflug auf die Wiese gefallen wäre. Ich flog immer näher vorbei, bis ich einen Abstand von zwei Flügelspannweiten von der strahlenden Antenne erreichte. Dem Flieger bzw. dem Empfänger war das egal. Er reagierte weder mit reduzierter Empfangsqualität noch mit Servoausschlägen, noch mit Failsafe. Dies bestätigte die Messresultate im Labor, wo Messungen zeigten, dass ein Fremdsender ausserhalb des 2,4-GHz-Bandes alleine keine Störungen verursacht.

Als alles gut verlaufen war, testete ich den Einfluss der Antenne am Fernsteuersender. Ich schwenkte die Antenne so, dass der Antennenstab genau in Richtung des Modells zeigte. Und siehe da, die Empfangsqualität brach deutlich ein (von 100% auf bis zu 70%). Provokativ umfasste ich mit einer Hand die Antenne (was man gemäss Betriebsanleitung tunlichst vermeiden soll). Dies wurde prompt mit noch schlechterer Signalqualität quittiert. Wenn eine Person direkt und nahe vor meinem Sender steht, passiert dasselbe, nur nicht so krass wie beim Anfassen mit der Hand.

Was bei den Messungen auf dem Fluggelände nicht festgestellt werden konnte, waren Störpegel innerhalb des ISM-Bandes. Ich habe absichtlich einen Arbeitstag gewählt, damit ich annehmen konnte, dass WLANs im nahen Industriegebiet am Laufen sind. Es konnten ganz schwache WLAN-Signale auf dem Spektrum-Analyzer gemessen werden, deren Feldstärke aber einen Flugbetrieb nicht stört. Das heisst aber nicht, dass dieser Zustand immer so bleibt.

Der dem Flugplatz nahe gelegene Rundfunksender mit einem Abstand von 1 km sendet auf 554 MHz mit einer Abstrahlleistung von 10 kW. Zudem sind Sendeanlagen von allen drei Handy-Anbietern installiert und senden im Kilowatt-Bereich. Die Messungen mit dem Spektrum-Analyzer bestätigten die Signalstärke auf genauer als 10%. Die zweite Messkampagne war gleich abgelaufen wie die erste.

Um gute Sicht ins Gebiet der Absturzstellen zu haben, wurde als Erstes nicht vom Flugplatz gestartet, sondern auf einem nahen Hügel. Der erste Flug wurde wiederum mit dem Easyglider, MPX-Empfänger und Bandpassfilter in den Antennenkabeln gemacht. Die Signalqualität reduzierte sich bei einem Abstand von 1 km zum Fernsteuersender auf 90%, ein paar Sekunden auf 80%. Störungen waren keine zu verzeichnen.

Vor dem zweiten Flug wurden die Filter entfernt, um den Unterschied sehen zu können, mit und ohne Filter. Zum Erstaunen der Beteiligten war beim Abfliegen des gleichen Kurses kein Unterschied zu erkennen.

Im Labor hat es sich gezeigt, dass am Empfänger Mischsignale entstehen können, die den Empfang des Fernsteuersignals beeinträchtigen können, sie müssen aber noch wesentlich stärker sein, als was auf dem Platz gemessen wurde. Weitere Messflüge wurden vom Flugplatz gestartet, diesmal gleich ohne Bandpass-Filter. Im letzten Flug wurde das ganze Gelände um den Flugplatz umflogen, um zu sehen, ob irgendwo eine Störung auftreten würde. Auch in diesem abschliessenden Flug war weder Signaleinbruch noch Fehlverhalten des Modells zu erkennen.

• Die 2,4-GHz-Fernsteueranlagen sind sehr robust gegen Fremdsignale, die ausserhalb des 2,4-GHz-Bandes liegen (wurde auch in der Testzelle festgestellt).
• Wenn Breitbandstörungen das ISM-Band vollständig überdecken (mehrere High Speed WLAN gleichzeitig, evtl. mit Booster), kann es aber zu zeitweisem Unterbruch der Datenübertragung (der Steuerbefehle) kommen, auch mit Frequenzhopping.
• Was sich bei den Versuchen gezeigt hat, ist die Tatsache, dass das Sendesignal am Empfänger sehr viel schwächer wird, wenn die Senderantenne direkt auf das Modell zeigt. Was sich fatal auswirkt, ist das Umfassen der Antenne mit der Hand. Dies sollte tunlichst vermieden werden.

Zur Vermessung und Überwachung des 2,4-GHz-Bandes, zum Beispiel an Modellflugveranstaltungen, hat das Ressort Infrastruktur einen Miniscanner mit Auswertesoftware angeschafft. Damit kann bei Bedarf das Spektrum mit einem Laptop überprüft werden und bei Anlässen kontinuierlich überwacht und aufgezeichnet werden. Störsignale können verifiziert und mittels Richtantenne geortet werden. Sollte eine Messung auf einem Flugplatz oder an einem Anlass nötig sein, kann dies über das Ressort Infrastruktur angefordert werden. ■

Ressort Infrastruktur des SMV,
Paul Rudolf