Optimale Flughöhe

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    • Optimale Flughöhe

      Ich habe eine Frage an euch Antennenbastler/-profis :D
      Ich denke den meisten von uns ist bewusst, dass eine optimale Reichweite nur mit entsprechend ausgerichteter Antenne der Fernsteuerung erreicht werden kann.

      Folgendes Beispiel:
      • Ich fliege mit meinem Copter auf 30 Meter Höhe, 1 Km entfernt.
      • Ich fliege mit meinem Copter auf 100 Meter Höhe, 1 Km entfernt.
      Antenne (als Beispiel P3 advanced & Pro):
      Betriebsfrequenz: 2.400 GHz-2.483 GHz
      16 dBm

      Nun zu meiner Frage:
      Gibt es eine Art "Formel" oder eine Rechenbeispiel wie man die perfekte Flughöhe bei der "Standardausrichtung" der Antennen ermitteln kann bzw. bei welcher Höhe können die besten Reichweiten - Ergebenisse erzeilt werden? (rein theoretisch).


      Standardausrichtung:
      Damit meine ich die laut Dji opitmale Ausrichtung der Antenne
      --> Die Antenne wird bei einem bestimmten Winkel arretiert. Dies merkt man beim Auf- bzw. Abrichten der Antenne. (in etwa so wie auf dem Bild)




      Vorab Danke für eure Beiträge! :)
      Knobi

      Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von Knobi ()

    • Die größte Reichweite bekommt Du wenn die Antennen optimal ausgerichtet sind und das ist nicht so, wie es in Deinem Bild gezeigt ist. Im Bild sind die Antennen (Lambda 5/8) so ausgerichtet, dass der Kopter über, unter und rechts/links die größte Entfernung hat.

      Sind die Antennen optimal ausgerichtet ist eine Berechnung, so wie Du sie möchtest, über die "Fresnelzone" machbar. Ansonsten ein umfangreiches Thema was Dich da interessiert. Am besten mal nach "Fresnelzone" googeln, da findest Du sicher etwas was "passt" - wozu auch immer ;)
      Gruß aus der Nordheide
      GThomas
      - Meine Flugmodelle/Drohnen werden ausschließlich zu Sport- und Freizeitzwecken geflogen -

      Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von GThomas ()

    • Die abgebildete "Standardausrichtung" wäre ideal, wenn der Kopter genau über Dir fliegen würde. Die Spitzen der Antennen sollten niemals in Richtung Kopter zeigen, sondern im Idealfall 90 Grad davon weg!
      Du kannst Dir das vorstellen wie ein Stöckchen, das Du senkrecht ins Wasser steckst. Genauso wie die Wellen im Wasser breiten sich die Funkwellen rund um die Antenne aus. Die Spitze sendet dabei sozusagen nichts aus.

      @GThomas: mit der Fresnelzone hat das in diesem Falle eher weniger zu tun. Die ist eigentlich nur wichtig, wenn Du z.B. eine Richtfunkstrecke betreiben möchtest und keine Signalabschwächung durch Hindernisse wie Berge und Bäume brauchen kannst. In unserem Beispiel vielleicht noch relevant, wenn die Sichtlinie von der Fernsteuerung zum Kopter knapp über Häuser oder Bäume geht. Aber sonst spielt das keine Rolle.
      Mein Hangar:
      DJI Mavic Pro mit iPhone 6s, Parrot Disco, DJI F450 FlameWheel mit Naza-M V2 und FrSky Taranis, diverses "Kleinvieh" mit vier Propellern

    • GThomas schrieb:

      Die grüßte Reichweite bekommt Du wenn die Antennen optimal ausgerichtet sind und das ist nicht so, wie es in Deinem Bild gezeigt ist. Im Bild sind die Antennen (Lambda 5/8) so ausgerichtet, dass der Kopter über, unter und rechts/links die größte Entfernung hat.

      Sind die Antennen optimal ausgerichtet ist eine Berechnung, so wie Du sie möchtest, über die "Fresnelzone" machbar. Ansonsten ein umfangreiches Thema was Dich da interessiert. Am besten mal nach "Fresnelzone" googeln, da findest Du sicher etwas was "passt" - wozu auch immer ;)
      Wie die Ausrichtung der Antennen zum Copter sein muss weiß ich, ich habe leider kein passendes Bild gefunden, wo die Antenne entsprechend "geknickt" sind, deswegen habe ich dazu geschrieben "in etwa wie auf dem Bild" ;)

      Also kann mir niemand Werte nennen, bei welcher Höhe die theoretische Maximalreichweite mit entsprechendem Equipment erreicht werden kann? :) (Ohne Hindernisse versteht sich)

    • Knobi schrieb:

      ...Also kann mir niemand Werte nennen, bei welcher Höhe die theoretische Maximalreichweite mit entsprechendem Equipment erreicht werden kann?...

      Hab ich Dir doch oben geschrieben: "Fresnelzone" googeln
      Gruß aus der Nordheide
      GThomas
      - Meine Flugmodelle/Drohnen werden ausschließlich zu Sport- und Freizeitzwecken geflogen -

    • GThomas schrieb:

      Knobi schrieb:

      ...Also kann mir niemand Werte nennen, bei welcher Höhe die theoretische Maximalreichweite mit entsprechendem Equipment erreicht werden kann?...
      Hab ich Dir doch oben geschrieben: "Fresnelzone" googeln
      Habe ich.
      Ich bin auf folgende Seite gestoßen wirelessconnections.net/calcs/FresnelZone.asp
      Hier habe bewusst kein Hinderniss eingetragen:





      Und folgendes Ergebnis erhalten:





      Was kann ich nun mit den Ergebnissen anfangen?
      Was ich bisher herausfinden konnte:
      Zone 1: 0 bis 90 Grad (was soll das bedeuten?)

      Kann ich daraus schließen, dass bei einer Höhe von 6m bei 0,5KM die optimale Übertragungsrate erreicht wäre oder interpretiere ich es vollkommen falsch?

      Danke und Grüße
      Knobi

    • Ja gerne:

      bei der Berechnung theoretischer Reichweite bei 2G4 und den geringen Leistungen des TX spielt die FresnelZone eine völlig untergeordnete Rolle.
      Die Arbeitsfrequenz von 2400MHz breitet sich wie Licht aus...ergo: ist was im Weg an Bodenerhebungen, Gebäuden, Springbäumen und dgl.
      wird es nix mit dem Empfang des analogen Videosignals...bevor die FresnelZone sich bemerkbar macht, ist gar keine nutzbare Feldstärke an der RX Antenne bei handelsüblichen RX aus Shenzhen mehr vorhanden.
      Durch passende Antennenformen kann die Reichweite gemäß dem Friis'schen Formelwerk bestimmt werden
      Hierzu sind die Daten der Sendeleistung und der Gewinn der TX Antenne, die Empfindlichkeit des Empfängers und der Gewinn der RX Antenne
      erforderlich
      Hier der passende CalC für die Friis'sche Rechnung
      learningmeasure.com/cgi-bin/calculators/friis.pl
      trägt man die Wunschreichweite ein, kann man bei Betrachtung der erforderlichen RX Empfindlichkeit des Ergebnisses, abschätzen, ob noch ein passables analoges Videobild bei mind. Abstand von 20dB VideoNutz- zu Rauschteppich vorhanden ist:
      unangenehm ist bei der Betrachtung die Beobachtung, das die im Herstellerblatt propagierte Empfindlichkeit des RX von Kanal zu Kanal schwanken kann, Gleiches gilt für die Ausgangsleistung des TX, die von Kanal zu Kanal bis 40-60% unterschiedlich sein kann

      und hier die passende Methode um Antennenformen zu berechnen, der 4NEC2 CalC
      dxzone.com/cgi-bin/dir/jump2.cgi?ID=6997

      und noch eine Kleinigkeit in der Diskussion der Antennenstellung bei linearen Stabantennen, Dipolen usw
      die betrachteten Stabantennen sind linear polarisierte Dipole in SleeveDipol Technik, d.h. sie sollen stets senkrecht zueinander betrieben werden: ist die Stabantenne am Flieger senkrecht montiert ( mache ich jedenfalls so ) muss die Antenne am Boden auch senkrecht positioniert sein...schlechtester Betriebsfall: die Spitze der Stabantenne zeigt auf den Flieger...da herrscht Topnull am Stabdipol..das Signal ist dann wech
      für ( fast ) alle Betriebsfälle ist man mit einer 45° Stellung gut eingestellt
      Abhilfe in allen Lagen ist der Einsatz circular polarisierter CP Antennen, die Multipath induzierte Signale ausblenden können...bei 2G4 leider etwas voluminös

      "weiter"
      Guten Flug
      PeteR
      PräzisionsAntennen: Aufzucht+Pflege von BiL BiQ CL SPW Helical IVee Dipol 1G2-2G4-5G8- QFH QuadraFilarHelical
      mit HP SpectrumAnalyzer 18GHz/HP SweeperOSC 6,5GHz/HP PowerMeter 18GHz/HP Counter 18GHz/3 x Richtkoppler bis 24GHz/HP A-SO/HP NetworkAnalyzer 18Ghz mit 3 Sensoren
      HP Meßplatz-eingemessene Antennen +Empfängnis

      Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von chipsundgrips ()


    • chipsundgrips schrieb:

      Ja gerne:

      bei der Berechnung theoretischer Reichweite bei 2G4 und den geringen Leistungen des TX spielt die FresnelZone eine völlig untergeordnete Rolle.
      Die Arbeitsfrequenz von 2400MHz breitet sich wie Licht aus...ergo: ist was im Weg an Bodenerhebungen, Gebäuden, Springbäumen und dgl.
      wird es nix mit dem Empfang des analogen Videosignals...bevor die FresnelZone sich bemerkbar macht, ist gar keine nutzbare Feldstärke an der RX Antenne bei handelsüblichen RX aus Shenzhen mehr vorhanden.
      Durch passende Antennenformen kann die Reichweite gemäß dem Friis'schen Formelwerk bestimmt werden
      Hierzu sind die Daten der Sendeleistung und der Gewinn der TX Antenne, die Empfindlichkeit des Empfängers und der Gewinn der RX Antenne
      erforderlich
      Hier der passende CalC für die Friis'sche Rechnung
      learningmeasure.com/cgi-bin/calculators/friis.pl
      trägt man die Wunschreichweite ein, kann man bei Betrachtung der erforderlichen RX Empfindlichkeit des Ergebnisses, abschätzen, ob noch ein passables analoges Videobild bei mind. Abstand von 20dB VideoNutz- zu Rauschteppich vorhanden ist:
      unangenehm ist bei der Betrachtung die Beobachtung, das die im Herstellerblatt propagierte Empfindlichkeit des RX von Kanal zu Kanal schwanken kann, Gleiches gilt für die Ausgangsleistung des TX, die von Kanal zu Kanal bis 40-60% unterschiedlich sein kann

      und hier die passende Methode um Antennenformen zu berechnen, der 4NEC2 CalC
      dxzone.com/cgi-bin/dir/jump2.cgi?ID=6997

      und noch eine Kleinigkeit in der Diskussion der Antennenstellung bei linearen Stabantennen, Dipolen usw
      die betrachteten Stabantennen sind linear polarisierte Dipole in SleeveDipol Technik, d.h. sie sollen stets senkrecht zueinander betrieben werden: ist die Stabantenne am Flieger senkrecht montiert ( mache ich jedenfalls so ) muss die Antenne am Boden auch senkrecht positioniert sein...schlechtester Betriebsfall: die Spitze der Stabantenne zeigt auf den Flieger...da herrscht Topnull am Stabdipol..das Signal ist dann wech
      für ( fast ) alle Betriebsfälle ist man mit einer 45° Stellung gut eingestellt
      Abhilfe in allen Lagen ist der Einsatz circular polarisierter CP Antennen, die Multipath induzierte Signale ausblenden können...bei 2G4 leider etwas voluminös

      "weiter"
      Guten Flug
      Vielen Dank für den ausführlichen Beitrag!
      Ich glaube ich war in der Hinsicht zu optimistisch und naiv. :D
      Ich habe als "Antennen-Laie" gedacht, es gibt eine einfache Formel um die optimale Flughöhe bei einer bestimmten Reichweite ohne Hindernisse zu berechnen.

      Biespiel zur Verdeutlichung:
      Bei einer Entfernung von 300 m ist die optimale Flughöhe ohne Hindernisse 47,3m :P

      Grüße
      Knobi

      Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von Knobi ()

    • Knobi schrieb:

      ...Ich glaube ich war in der Hinsicht zu optimistisch und naiv. :D
      Ich habe als "Antennen-Laie" gedacht, es gibt eine einfache Formel um die optimale Flughöhe bei einer bestimmten Reichweite ohne Hindernisse zu berechnen.

      Biespiel zur Verdeutlichung:
      Bei einer Entfernung von 300 m ist die optimale Flughöhe ohne Hindernisse 47,3m :P ...

      Für mich bleibt die erste Bedingung eine freie Fresnelzone, auch wenn es dazu hier andere Meinungen gibt.
      Ansonsten findest Du einige Ausführungen dazu auch im WWW bei ACT.

      Klar, dass es sehr viele weitere Bedingungen/Einflüsse gibt die sich auswirken, die freie Fresnelzone bleibt aber eine der Grundvoraussetzung.

      Oft wird hier der Einfluss der Witterung nicht genannt, der aber durchaus schon allein bei >25% der Reichweite liegen kann.

      Dazu kommt noch die kanalabhängige Sendeleistung und Empfängerempfindlichkeit wie @chipsundgrips sie auch schon erwähnt hat. Beides Werte, die bei manchen Systemen (z.B. DJI P2V+ / P3) nicht erkennbar sind da die Kanalwahl autom. erfolgt und nicht angezeigt wird.


      Berücksichtige ich dann noch, dass auf der einen Seite der Funkverbindung sich die Ausrichtung (Richtung, Höhe, Neigung) ständig ändert, kann man sich in etwa vorstellen wie kompliziert eine ständig aktuelle Berechnung dazu aussieht.


      Fazit: man kann bestenfalls nach meiner Erfahrung (von weniger als 50Jahren - nur 48J. ;) - mit so hohen Frequenzen) die Reichweite eines bestimmten Systems "ausfliegen" und das denn noch über der jeweiligen Geländebeschaffenhait. Aber, wichtig ist letztendlich eh nicht die maximale sinder die minimal zu erzielende Reichweite (siehe auch ACT): acteurope.de/html/alles_zu_2_4ghz.html
      Gruß aus der Nordheide
      GThomas
      - Meine Flugmodelle/Drohnen werden ausschließlich zu Sport- und Freizeitzwecken geflogen -

      Dieser Beitrag wurde bereits 3 mal editiert, zuletzt von GThomas () aus folgendem Grund: Formatierung, Ergänzungen, Korrektuern

    • Ok, Asche auf mein Haupt wenn dem so ist, hier meine ich allerdings die HF-Kanäle und nicht die auf dem Steuerkanal. Keine Ahnung on die HF-Kanäle beim P3 auch angezeigt werden. Bei meinen DJI Phantom 2 Vision plus ist es nicht so einfach erkennbar, zumal da zwei unterschiedliche f-Bereich für die bidirektionale Bild- und Telemetrieübertragung (2,4GHz) und für den Steuersender(5,8GHz) zum Einsatz kommen.
      Gruß aus der Nordheide
      GThomas
      - Meine Flugmodelle/Drohnen werden ausschließlich zu Sport- und Freizeitzwecken geflogen -

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    • Die Fresnelzone hat natürlich eine Bedeutung, theoretisch. Sie hat in etwas die From eines Zeppelines und bei 2,4Ghz und 300m Enternung einen maximalen Radius in der Mite von ca. 3m. Hält man die Sendeantenne 1,5m über dem Boden, dann wäre ab einer Flughöhe von 4,5m die erste Fresnelzone frei. Deshalb hat die Fresnelzone bei den Entfernungen um die es geht, praktisch keine Bedeutung.