2,4 GHz – ein Segen für den Modellflug?

Das Problem gegenseitiger Störungen durch die doppelte Belegung von Kanälen, wie sie bei 35 und 40 MHz möglich war, wird durch das bei 2,4 GHz verwendete Übertragungsverfahren beseitigt. Solche Protokolle haben sich in der Industrie längst bewährt. Die Telemetriefunktion (wie sie in der neuesten Generation von Fernsteuerungen angeboten wird) bietet zusätzliche Sicherheit hinsichtlich der Reichweite der Funkverbindung, da der Pilot gewarnt wird, wenn diese zu schwach wird. Die Reaktionszeit der Übertragung ist deutlich kürzer als bisher, da die Impulsdauer des „Servopulse“ übertragen wird.

Vorübergehende Signalstörungen werden durch die digitale Verschlüsselung der Steuerbefehle im Empfänger erkannt und anschließend korrigiert oder beseitigt, um Fehlfunktionen zu verhindern. Sender von Drittanbietern werden vom Empfänger erkannt und ignoriert.

Mikrowellensignale verhalten sich fast wie Licht. Man kann daher nur „in Sichtweite“ fliegen. Wenn das ferngesteuerte Modell – absichtlich oder unabsichtlich – hinter Gebäude, Hügel oder andere Hindernisse gerät, wird die Stärke der Funksignale stark reduziert und kann sogar vollständig auf null sinken (allerdings können Reflexionen manchmal hilfreich sein). Das 2,4-GHz-Band ist ein sogenanntes „ISM“-Band. Wir müssen dieses Frequenzband (das wir durch Frequenzsprung-Spreizspektrum-Verfahren vollständig ausnutzen) mit anderen Diensten aus Industrie, Wissenschaft und Medizin teilen. Das bedeutet für uns

, dass die Übertragung grundsätzlich von anderen Nutzern belegt sein kann. Die Frequenzbänder können von Störsignalen überlagert werden (beispielsweise durch undichte Mikrowellenherde mit einer Leistung von bis zu 1 Kilowatt). Auch leistungsstarke kommerzielle Sender, die nicht im ISM-Band senden, können Fernbedienungsempfänger durch starke elektromagnetische Felder stören. Dies gilt grundsätzlich für alle Funkübertragungen.

• Fehler am Sender oder Empfänger selbst oder Bedienungsfehler.
• Drittnutzer im 2,4-GHz-ISM-Band.
• Vorhandensein starker elektromagnetischer Felder.
• Überlagerung verschiedener Frequenzen im Empfänger.

Jede mögliche Störung der Funkverbindung der Fernbedienung muss ernst genommen werden, da sie zum Absturz unseres Modells führen kann.

Der vordere Teil der Empfangsantennen ist ihr aktiver Teil. Der graue oder schwarze Teil ist die Abschirmung (Koaxialkabel), aus der die Antenne hergestellt ist. Der Innenleiter (der auf einer Länge von etwa 3 cm sichtbar ist) besteht aus 7 dünnen Drähten mit einem Durchmesser von nur 0,06 mm (etwa so dick wie ein Haar). Mehrfache Biegungen

können zu einem kaum sichtbaren Drahtbruch innerhalb der Polyethylenhülle führen. In diesem Fall hat diese Antenne keinen Empfang mehr, und von zwei Antennen wäre nur noch eine aktiv. Dies könnte zu „Empfangsausfällen“ führen. Im Inneren des Empfängers ist das Kabel über eine Miniaturbuchse angeschlossen. Diese Buchsen weisen nur eine begrenzte Zugfestigkeit auf. Wenn man zu stark am Antennenkabel zieht, können sie sich vom Kontaktpunkt lösen, ohne dass dies mit bloßem Auge erkennbar ist. Will man kein Risiko einer Signalabschwächung eingehen, sollten die Antennen aus dem Rumpf des Modells herausragen. Kohlefaser, Metall und bestimmte Farbpigmente absorbieren Hochfrequenzsignale. Glasfaser-Epoxidharz lässt Hochfrequenzen jedoch durch.

Für eine optimale Empfangsqualität sollten die Empfehlungen der Hersteller beachtet werden: Die beiden Antennen sollten in einem Winkel von 90° und so weit wie möglich voneinander entfernt angebracht werden

. Das ist nicht nur eine Frage des Winkels, sondern parallel ausgerichtete Antennen verfehlen ihren Zweck. Bei Modellen mit starren Tragflächen sollte aus Sicherheitsgründen in jedem Fall die „Fail-Safe“-Funktion aktiviert sein, wobei der Motor im Leerlauf laufen sollte.

Alle Stabantennen bilden einen Hertzschen Dipol, dessen Strahlung radial in einem Winkel von 90° zur Stabachse abgegeben wird. Die Ausbreitung in Stabachse ist minimal, was die Reichweite um mehrere Größenordnungen verringern kann. Dies verdeutlicht auch, warum die beiden Empfangsantennen in einem Winkel von 90° zueinander ausgerichtet sein müssen. Daher sollte die Stab-Sendeantenne niemals auf das Modell gerichtet sein (Module ohne sichtbare Antenne verwenden eine Patch-Antenne, die andere Abstrahlungseigenschaften aufweist).

Wer hat heutzutage nicht sein Handy in der Jackentasche, selbst beim Modellfliegen? Da sich viele Flugplätze abseits von Ballungsgebieten befinden, ist der Handyempfang dort oft sehr schlecht. Um die Verbindung aufrechtzuerhalten (auch wenn gerade kein Telefonat stattfindet), sendet das Handy daher in Abständen von wenigen Minuten kurze, aber sehr starke Signale aus. Je nach den Umständen können diese unsere Sender beeinträchtigen.

Bluetooth- und WLAN-Systeme nutzen denselben Frequenzbereich wie unsere 2,4-GHz-Geräte, wobei WLANs zudem eine höhere Sendeleistung aufweisen. Wenn zahlreiche WLANs parallel betrieben werden (wie es beispielsweise in einer industriellen Umgebung der Fall sein kann), können diese das verfügbare Übertragungsband vollständig belegen und unsere Funkverbindung zu unserem Modell beeinträchtigen. Je größer die Entfernung zum Empfänger ist und je näher sich der Empfänger dem Fremdsender befindet, desto größer ist die Gefahr von Störungen. Solche Geräte von Drittanbietern sollten auf dem Fluggelände ausgeschaltet werden, um das Risiko eigener Störungen zu vermeiden (auch wenn solche Störsignale das Frequenzsprung-Spreizspektrumverfahren nicht beeinträchtigen). In unserem eigenen Interesse sollten wir das Glück nicht allzu sehr herausfordern.

Vorhandensein starker elektromagnetischer Felder.

Sehr leistungsstarke Sender von Drittanbietern können unsere Empfänger beeinträchtigen, da sie eine starke elektromagnetische Strahlung verursachen. Rundfunksender

arbeiten bei Frequenzen unter 1 GHz, jedoch mit Leistungen von 10 Watt bis über 100 Kilowatt. Wenn sich unser Modell in der Nähe solcher Sender befindet, kann die Eingangsstufe des Empfängers übersteuert werden, sodass das Signal der Fernbedienung nicht mehr empfangen und decodiert werden kann.

Auch Mobilfunkantennenanlagen weisen unterschiedliche Sendeleistungen auf, die zwischen 10 und über 1000 Watt variieren, wobei die Frequenzen zwischen 900 und 2200 MHz liegen. Dabei kann derselbe Effekt auftreten.

Am Eingang des Empfängers können sich gemischte Signale bilden, die aus mehreren ausgesendeten Signalen resultieren und dann in das ISM-Band fallen können.

Auf zwei Modellflugplätzen, auf denen Störungen aufgetreten waren, konnte jedoch kein Störsignal bei 2,4 GHz gemessen werden. Dennoch befanden sich in der Nähe Mobilfunkantennen und Rundfunkanlagen. Eine Spektralanalyse ergab, welche Signale mit welcher Feldstärke zum Zeitpunkt der Messung vorhanden waren.

Die gemessenen Signale wurden im Labor einzeln nachgestellt, doch dabei konnten keine Störungen am Empfänger festgestellt werden. Der Empfänger löste die „Fail-Safe“-Funktion erst aus, wenn zwei Signale von Drittanbietern gleichzeitig empfangen wurden.

Es gibt zwei typische Arten von Sendemasten.

Das Bundesamt für Kommunikation (BAKOM) stellt im Internet Karten und Daten zur Einsicht bereit.

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Die Standorte der Sendeanlagen und ihre Merkmale sind auf der Karte verzeichnet. Zu jeder Anlage gibt es eine Tabelle, in der die angebotenen Dienste und ihre Strahlungsleistung aufgeführt sind.

Damit der Empfang unseres Modells nicht gestört wird, sollte der Abstand zu den Sendeanlagen so groß wie möglich sein.

• Entfernung zu einem digitalen Fernsehsender, z. B. Rigi Kulm (112 kW), auf Höhe der Antenne: > 8 km

• Entfernung zum Umsetzer (10 kW): > 2 km
• Entfernung zu GSM-Anlagen (1 kW): > 500 m

Das soll nicht heißen, dass man nicht innerhalb solcher Entfernungen fliegen darf, aber es ist dennoch ratsam, mögliche Störungen so früh wie möglich zu erkennen und den Gefahrenbereich zu verlassen.

Störsignale, die außerhalb des 2,4-GHz-Bands auftreten, können mithilfe geeigneter Filter unterdrückt werden. Ein mögliches Filter, das speziell für den 2,4-GHz-Bereich entwickelt wurde, hat die Abmessungen 5 × 3 × 1,5 mm.

und lässt sich in die Antennenleitung integrieren, ohne nennenswerte Durchgangsverluste zu verursachen. Er konnte von den Herstellern von 2,4-GHz-Empfängern implementiert werden.

Für eine Analyse ist es unerlässlich, Folgendes zu kennen:

• den Zeitpunkt der Störung (so genau wie möglich);
• die Richtung, die Entfernung und die Höhe, in der die Störung auftrat;
• welche Sender und Empfänger zu diesem Zeitpunkt in Betrieb waren.

Für ein Fluggelände, auf dem Störungen auftreten, empfiehlt es sich, ein Protokoll mit allen genannten Angaben zu führen. So lassen sich die Probleme besser eingrenzen.

Gezielte Messungen mit einem Spektrumanalysator können Aufschluss über die Hochfrequenzsituation auf dem Flugplatz geben.

Unterstützung kann beim Ressort Infrastruktur des FSAM angefordert werden.

Die neue Fernsteuerungstechnik der 2,4-GHz-Modelle hat sich mittlerweile gut etabliert, und man kann sich darauf verlassen, ohne

Vorbehalte. Wir müssen uns jedoch bewusst sein, dass jede Technologie, so gut sie auch sein mag, auch ihre Grenzen hat, die nicht ohne Folgen überschritten werden können. Wer physikalische Grenzen überschreitet

, setzt sich erhöhten Risiken aus. Wer diese Grenzen jedoch kennt, wird darauf bedacht sein, sich an sie zu halten.