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Die optimale Antenne für 2,4 GHz Fernsteuerungen

Inzwischen gibt es nicht nur Stabantennen an 2,4 GHz Fernsteuerungen, sondern verschiedene Hersteller versuchen ihre eigenen Antennenkonstruktionen zu entwickeln und den Kunden jeweils als das Optimum zu verkaufen. Wenn jeder Hersteller aber die optimale Antenne mit der besten Reichweite hat, dann muss es ja folglich auch schlechter Antennen geben. Wie große die Unterschiede der angebotenen Antennen wirklich ist, versuch ich im folgenden darzustellen.

Klassische Stabantennen

Die meisten Hersteller setzen noch, oder wie im Fall Graupner wieder auf Stabantennen. Stabantennen habe die Abstrahlcharakteristik von einem Apfel bzw. einem Donat und sind, wie die Empfängerantennen auch linear polarisiert. Man hat also um sich herum in alle Richtungen eine relativ gleichförmige Feldstärke. Das Minimum befindet sich in Richtung der Antennenspitze, weshalb man ja bekanntlich auch nicht direkt auf das Modell zielen soll. Stehe die Antenne direkt waagerecht zur Seite oder leicht zum Piloten hin nach oben, ist das optimal und man hat die optimale Sendewirkung. Abhängig von der Fluglage muss man allerdings mit starken Verlusten aufgrund der nicht übereinstimmenden Polarisation rechnen. Aus diesem Grund und natürlich auch wegen Abschattungen und Reflektionen hat man heute mindestens zwei Antennen an einem Empfänger. So werden diese Verluste teilweise ausgeglichen. 

Während eine Stabantenne bereits völlig ausreichend ist, sind zwei Stabantenne, die senkrecht angeordnet werden natürlich nochmals sicherer. Sowohl ACT, als auch Spektrum setzen inzwischen zwei Stabantennen ein. 

Praktische Vorteile der Stabantenne: Höhere maximale Reichweite, auch für FPV optimal

Praktische Nachteile der Stabantenne: Kann falsch ausgerichtet werden, Empfänger mit einer Antenne werden z.T. fälschlicherweise für größere Modelle eingesetzt, mögliche unbemerkte mechanische Beschädigung

Patch Antenne

Während 2,4 GHz Stabantennen in alle Richtung mit voller Leistung strahlen, dürfen Patch Antennen nur in eine Richtung mit dieser Leistung strahlen. Patch Antennen haben eine Verstärkung, weshalb der Sender weniger Leistung in die Antenne einspeist, um das Maximum von 100 mW bzw. 20 dBm nicht zu überschreiten. 

Zirkular polarisierte Patch Antennen, wie sie z.B. von Weatronic doppelt eingesetzt werden, haben zwar -3dB bzw 50% Leistungsverlust, dafür hat die Ausrichtung der Empfängerantenne keinen so großen Einfluss auf den Empfang. Die maximale theoretische Reichweite ist also geringer. Die praktische Reichweite ist dagegen einfacher stabil zu halten, wodurch im tatsächlich genutzten Flugbereich eine stabilere Verbindung gegeben ist. 

Auch Multiplex setzt mit ihrer 2,4 GHz  IOAT Antenne inzwischen auf gerichtete Patch Antennen. Im Vergleich zu Weatronic, hat Multiplex allerdings mit der IOAT Technologie nur eine Patch Antenne im Einsatz.

Wichtig beim Einsatz von gerichteten Antennen ist immer, dass man, mehr als bei den nahezu isotropen Stabantennen, mit dem Sender auf das Modell zeigt. Die Verstärkung ist allerdings so geringe, dass es reicht, den Sender grob auszurichten.

Praktische Vorteile der Patch Antennen sind: Stabile, gleichbleibende Verbindung, keine Falschausrichtung der Antenne in Sichtrichtung möglich

Praktische Nachteile der Patch Antenne sind: Nur in Sichtrichtung optimale Verbindung.

SPW / CL Antennen

Im 2,4 GHz RC Bereich sind die SPW Skew-Planer Wheel, bzw. CL Cloverleaf Antennen noch kein Begriff. Diese Antennen vereinen die Vorteile beider Antennenformen. Sie haben eine gleichmäßige Abstrahlcharakteristik und sind zirkular polarisiert. Dadurch ist eine sehr stabile Funkverbindung in alle Richtungen möglich. Aus meiner Sicht wäre das auch die optimale Antenne für 2,4 GHz RC Systeme. Der Herstellungsprozess ist allerdings deutlich komplexer als der einer Patch oder Stabantenne.

Fazit zur optimalen Antenne für 2,4 GHz Fernsteuerungen

Alle Systeme sind geeignet, um auch Großmodelle sicher in großer Entfernung steuern zu können. Während für FPV-ler eher Stabantennen in Frage kommen, spielt die Antennenform bei konventionelle Piloten keine sicherheitsrelevante Rolle. Viel wichtiger ist, dass man die schwächen des jeweiligen Systems kennt und dementsprechend einsetzt. 

Man sollte sich auch bewusst sein, dass die Antennendiagramme, wie sie z.B. von Multiplex bei der IOAT Antenne gezeigt werden nur theoretischer Natur sind. Eine waagerecht ausgerichtete Stabantenne als Dipol z.B. Antenne sendet schon aufgrund der Senders, der als Reflektor wirkt mit einer deutlich stärkeren Intensität nach vorne, als nach hinten. Noch stärker wäre die Strahlung in Sichtrichtung, wenn der Pilot z.B. ein Kettenhemd an hätte, was allerdings nicht häufig der Fall sein wird. Zudem sollte auch klar sein, dass 2,4 GHz RC Syteme einer gewissen Toleranz unterliegen und es deshalb unabdingbar ist, das gesamte eingesetzte System hinsichtlich der Sicherheit zu betrachten und auch zu testen. Noch gibt es keinen Hersteller, der eine Antenne anbietet, die auch durch einen CFK Rumpf optimal empfängt. 

Wer sich die Abstrahlcharakteristik verschiedener Antennen genauer ansehen möchte, dem empfehle ich die folgenden Links: