Funkübertragung am Boden

[Dieter]

Funkübertragung in Bodennähe, also Sender am Boden und Empfänger am Boden

Motivation:
Häufig nehmen Modellbauer die heutigen 2,4 GHz Fernsteuersysteme, um am Boden befindliche Einrichtungen zu betreiben,
Dies können Windensteuerungen oder ähnliche Systeme sein.
Oftmals wundert sich dann der Modellbauer, dass seine Überlegungen nicht die Reichweite haben, die man vom Modellfliegen gewohnt ist,
was physikalisch eigentlich nachvollziehbar ist.

Um hier eine wenig Vergleichbarkeit in den verschiedenen Funkübertragungen zwischen 40 MHz, 434 MHz und 2400 MHz (2,4 GHz) zu bringen,
habe ich diese 3 Frequenzbänder einem praktischen Reichweitentest in der Natur unterzogen.

Anbei die Ergebnisse, die alle samt mit Multiplex HF Systemen entstanden sind.
Vielleicht kann das ja einer für zukünftige Projekte gebrauchen.

Funkübertragung in Bodennähe Teil1 2,4 GHz
HF- Test am 13.4.2020

Testaufbau:
Zur Feststellung der Reichweiten eine 2,4GHz Sende-Empfangssystemes wurde eine Holz-Kunstoffvorrichtung erstellt,
die eine definierte Antennenentfernung zwischen Erdboden und Antenne sicherstellt.
Die Vorrichtung kann die aktive Empfangsantenne variabel im Abstand zum Erdreich
und in der Raumausrichtung verstellen. (Horizontal, Vertikal).
Bild_7175_Testsetup

Testkomponenten:
Sender: HFMx Modul Multiplex 2,4 GHz mit Cockpit SX (C2) Konsole
Bild_7174_Sender

Empfänger: RX5 light
Bild_7173_Empfänger

Relaisschalter: Bausatz Conrad kalibriert auf PWM 1600 usec.
Tongeber: Horn 110 dbA mit verschiedenen Tönen

Testumgebung:
Gelände siehe Lageplan Test 1 mit Freifeld und Überwölbung
Bild_Testreichweite_150m

Gelände siehe Lageplan Test 2 mit Metallzäunen und Kirschbäumen und Überwölbung
Bild_Testreichweite_250m

Testmethode:

Abstandsveränderung in cm der Empfängerantenne in vertikaler Ausrichtung über dem Bodenbereich,
Senderantenne mit Kugelabstrahlung vertikal auf dem Erdboden stehend. Bild.

Testergebnis:
Test 1:
Bild_7178_10cm

Siehe Lageplan Test1
Empfängerantenne 10cm über Erdboden.
Signalerkennung bei 75 m Sender am Boden
bei 100 m Sender bei 20cm über Boden
bei 150 m Sender bei 160 cm über Boden

Test2:
Bild_7179_30cm

Siehe Lageplan Test2
Empfängerantenne 30cm über Erdboden.
Signalerkennung bei 75m Sender am Boden
bei 100m Sender am Boden
bei 150m Sender am Boden
bei 200m Sender am Boden mit Bäumen und Metallzäunen

Diese Testreihe habe ich mit 40 MHz Komponenten wiederholt, um Unterschiede herauszufinden.

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Funkübertragung in Bodennähe Teil2 - 40MHz
HF Test 16.4.2020

Hallo zusammen,
habe heute die gleiche Messung mit der 40MHz HF Übertragung (Kanal 50) durchgeführt.

Testsetup:
Bild_7185_ Testsetup

Sender:
Cockpit SX 40 MHz mit Kanal 50 und Stabantenne mit Kugelcharackteristik.

Empfänger:
Micro 7 Kanal mit Kanal 50
Bild_7182_empfänger

Teststrecke:
Wiese mit Bäumen und Metallzäunen, sowie einer Überwölbung mit 350m Distanz
Empfänger bei 10 cm Höhe Antenne Vertikal
Sender am Boden mit Antenne Vertikal
Bild Test3_40MHz_Relief

Ergebnis:
Die Funkverbindung von 350m ist stabil und valide. Wenn man also eine am Boden mit Funkverbindung konzipieren möchte (z.b.Segelwindensteuerung), kann ich nur empfehlen eine Funkverbindung im 27, 35, oder wie hier getestet im 40 MHz Band zu nehmen.
Die 2,4 GHz ist im Bodenbereich zur mit erhöhten Antennen und im Entfernungsbereich von max 100m zu empfehlen.

Diese Testreihe habe ich mit 434 MHz Komponenten wiederholt, um um ebenfalls Unterschiede herauszufinden.

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Funkübertragung in Bodennähe Teil3 - 434MHz
HF Test 18.4.2020

Hallo zusammen,
habe heute die gleiche Messung mit der 434 MHz HF Übertragung (Kanal 166) durchgeführt.

Teststrecke: wie bei 40 Mhz siehe Teil 2

Testsetup:
Sender: Multiplex Professional 7 mit 434 MHz und Kanal 166, Antenne Lambda Halbe Strahler vertikal
Empfänger: Multiplex Professional 7, mit Antenne 69 cm , Lamda Ganze Strahler vertikal
Bild:IMG_7189_Testsetup
Bild: IMG_7186

Testergebnis:
Die Funkverbindung ist bis 350m stabil und valide. Genau der Gleiche Bodenpunkt wie bei 40 MHz Test 2.

Somit würde ich unter diesen Antennenbedingungen auch die 434 MHz Modul für eine Funkverbindung bis 300 m empfehlen.
Wie gesagt, bei meiner Messung waren beide Komponenten am Boden, wobei beim Empfänger eine Antenne von 69 cm (Lambda =1) verwendet wurde.
Anbei Bild vom Sender mit den Umgebungsbedingungen bei 300 m Entfernung mit Zäunen, Bäumen und Überwölbung des Grundstückes.
Bild: IMG_7191
Bild: IMG_7192

Viel Spaß beim kreieren von Funkverbindungen am Boden.
Beindruckt hat mich besonders die Leistungsfähigkeit der mittlerweile 40 Jahre alten 434 Mhz Anlage von Multiplex.

LG Dieter

[profimc]

Hallo, Dieter!

Schöne pro-wiessenschaftliche Arbeit. Die bekannten Ergebnisse werden durch deine Versuche noch einmal gestützt.

Auch wenn es nicht ganz deiner Zielsetzung (Betrieb in Bodennähe) entspricht, ergeben sich daraus dennoch für den allgemeien Betriebb mit 2,4 GHz-Anlagen ein paar Schussfolgerungen:

1. Der Flugbetrieb ist auch bei höherer Reichweite bei Höhen größer 10 m nicht eingeschränkt.

2. Der Betrieb von Schiffs- und Fahrmodellen ist nicht eingeschränkt, wenn man an die Reichweite keine überzogenen Erwartungen stellt. 150 m sind da aber wohl gut machbar - da sieht man aber das Durchschnittsmodell nicht mehr.

Wäre jetzt noch zu verifizieren, wie sich Bodenerhebungen im Glände, Metallzäune und Behinderngen durch Büsche und Bäume auswirken. Die Praxis zeigt, dass "frei Sicht" die beste Voraussetzzung für einen störungfreien Betrieb im 2,4 Ghz-Band ist.

MfG
profimc

[profimc]

Hallo, Dieter!

Du hast deine Verusche mit verschiedenen Fernsteuerungen auf unterschiedlichen Frequenzbändern gestet. Dies nötig mich für Unwissende hier ein paar Worte auf dem Hintergrund von Sicherheit und Haftplicht zu verlieren. >Jetzt zähle ich dich zu den Wissenden - aber es lesen ja auch andere mit.

Der Betrieb von Flugmodellen und deren Fernsteuerung (d. h. der verwendbaren Frequenzen) regelt die Zulassungsordnung des Flugplatzes. In der Regel können wir heute davon ausgehen, dass auf den meisten Plätzen neben den heute üblichen 2,4 GHz-Anlagen auch noch Anlagen im 35-(A und B) und 40-MHz-Bereich zulässig sind.

Ausserhalb dieser "Schutzbereiche" (also für die Wild-Flieger) ist die Regelung aber kaum geklärt. Fernsteuerungen im 27 MHz-Anlagen sind grundlsätzlich zwar noch möglich und auch durch den weitgehenden Wegfall des Sprechfunkes auf 27 MHz weniger störanfällig als noch vor Jahren.

Der Betrieb von Schiffs- und Fahrmodellen ist in den Bereichen 27, 40 MHz sowie 2,4 GHz grundsätzlich zulässig. Nicht jedoch im 35 MHz-Bereich (nur Flugbetrieb)!

Der Betrieb on 433 MHz-Anlagen ist indes nicht mehr zulässig!

Unter dem Aspekt "Sicherheit" sind nur die Anlagen im 35- (nur Flugbetrieb) und 40 MHz sowie 2,4 GHz Bereich empfehlenswert.

Unter dem Aspekt "Haftpflicht" sind örtliche Regelungen (s. o.) zu beachten. Die Benutzung nicht zugelassener Frequenzen ( z. B. 433 MHz, 72 MHz, verschiedener andere GHz-Bereiche) kann im Schadensfall zu rechtlichen- und finanziellen Konsequenzen führen.

MfG
profimc

Nachtrag:
Ja, Dieter, ich sehe deine 434 Profi-Anlage - habe auch noch eine. Leider dürfen wir die nur noch in der Vitrine bestaunen. Das du sie in deinem Test verwendet hast, diente ja nur der Zielsetztung (Funkübertragung in Bodennähe) und es wurden ja keine Aktivitäten per Funkt ausgelöst.

[Dieter]

Hallo Profimc,
wenn du genau wissen möchtest, was man an Frequenzen in Deutschland wie betreiben darf, musst du bei der Bundesnetzagentur nach dem aktuellen Frequenzplan suchen.
Auch das Band 430 MHz bis 440Mhz darf man für Datenanwendung und Tonanwendungen mit kurzer Reichweite verwenden.
Die obige Untersuchung ging lediglich darauf zurück, daß ein Bekannter eine Hochstartwinde, die 300 m weit vom Starter steht, bedienen möchte. Dh. Einschalten und Ausschalten. Er scheiterte allerdings immer mit dem 2400 MHz Band.
Frequenzplan BNA

Sowas gibt es natürlich zu kaufen:

LG Dieter

[profimc]

Hallo, Dieter!

Ich hatte immer noch im Ohr, dass die Fernsteuerungen wie MULTIPLEX 434 Professional, microporop 433 u. A. einer Zulassung bedürfen, heute aber so wie sie sind, nicht mehr zulassungsfähig sind.

Wenn es nach deiner Liste geht, müsste die Profi 434 ja heute noch betreibbar sein?

MfG
profimc

[Dieter]

Hallo profimc,
ich würde dir die Frage nach der Betriebsmöglichkeit mit "Ja" beantworten. Wenn ich mir die technischen Daten aus dem MPX Katalog von 1979 ansehe, kann ich keinen Verstoß gegen den Eintrag 247005 erkennen.

Das angebotene Frequenzspektrum von MPX umfasst:
Kanal 134= 433.925 MHz bis Kanal 166 = 434.725 MHz
Das Frequenzspektrum liegt im angegeben Bereich.
Das Raster ist 50 KHz ebenfalls im angegeben Bereich.
Die Modulation = FM ist nicht angegeben.
Die Leistung soll 250 mW betragen

Als Betriebsfunk für Schalt und Steueranwendungen kann man das nehmen. Zumindest auf seinem privaten Betriebsgelände.
Man sollte aber denke ich Rücksprache mit der Bundesnetzagentur halten, ob das auch ausserhalb vom privaten Bereich geduldet wird.
Also so genau will ich mich da auch nicht festlegen, ob das rechtssicher ist. Die Chinesen scheren sich normalerweise um solche Gedanken nicht und pumpen die Module bei uns in die Infrastruktur.
LG Dieter

[profimc]

Hallo, Dieter!

Ja, letztlich ist das Ganze eher hypothetisch. Ich fliege fast ausschließlich auf Modellflugplätzen und die haben eine Zulassung in der die belegbaren Frequenzen erfasst sind. Es gibt in unserem Bereich (Niederrhein) praktisch keinen Platz an dem 433 MHz zugelassen ist.

Ich finde auch derzeit nichts im Netz, dass meine These (Verbot von 433-Anlagen) stützt. Aber das Netz ist ohnehin keine echte Bezugsreferenz. Manche Beiträge sind ohne Datum, andere veraltet oder sonstwie durios. Auf Stichworte bei Google werden Beiträge in RC-Netzwork von 2002 oder so angeführt, die technisch überholt oder zulassungsmäßig fragwürdig sind.

Wenn ich deine Referenz hernehme, so ist Fernwirkbetrieb mit der 434 Professional doch noch zulässig und Oktober 2019 scheint mir jetzt auch noch ziemlich aktuell.

MfG
profimc

[Dieter]

Hallo profimc,

so klar ist das Geschehen auch nicht.
Wenn ich beruflich eine EMC Messbetreuung für einen exklusiven Automobilhersteller aus Stuttgart durchführe, messe ich immer die Fahrberechtigung und die Zentralverriegelung in dem Spektrum 434 MHz eben den Betriebsfunk. Auch die Reifendruckkontrolle an den Ventilen ist in diesem Bereich unterwegs.
Ob FM Modulation da drauf ist, müsste ich mir mal beim nächsten mal ansehen.
Erlaubt ist das also schon!
Du kannst dir auch die aktuelle Frequenzliste aus dem Netz mal runterladen. Sind 800 Seiten.

LG Dieter

[dd0ow]

Moin Dieter
und selbstverständlich auch andere Leser.
Dann ist es ja kein Wunder, daß es immer wieder mal Störungen im 70cm Amateurfunkband gibt die nicht wirklich zugeordent werden können.
In dem von Dir angegebenen Bereich oben sind wir im Amatuerfunk "Hauptnutzunger".
Die Fernwirktechnik ist dort nur eine untergeordnete Zulassung.

mfg
frank (dd0ow)

[FAG_1975]

Hallo Frank,

dieser Bereich ist ein ISM-Band und mit Störungen muss gerechnet werden:

ISM-Band

VG
Karsten