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geschrieben von SERGEJ KERN

Reichweite vergrößern

Warum ist das nötig?

Ich habe mir einen Phantom 3 Standard gekauft, dieser hat original eine Reichweite von ca. 350m, wobei der Videodownlink deutlich früher in die Knie geht als das eigentliche Steuersignal. Neben dem Standard gibt es in der Phantom 3 Reihe noch die Modelle 4K, Advanced und Professional. Die beiden letztgenannten zeichnen sich durch eine deutlich größere Reichweite aus, der Grund ist, dass der Advanced und Professional keine WLAN-Technologie nutzen, sondern das von DJI „Lightbridge“ getaufte modernere Verfahren. Der Advanced und der Professional haben in Europa sogar bis zu 3,5km Reichweite (in den USA sogar 5km, was an den CE Beschränkungen für die Signalstärke in Europa liegt). Jetzt stellt sich also die Frage wieso ich erst den günstigeren Kopter kaufe und danach versuche die Reichweite der Fernsteuerung zu erhöhen. Der Grund ist der, dass ich gar nicht plante einen Phantom zu kaufen. Ich wollte mir seit langem eine Videodrohne kaufen, musste als Student aber auf meine Ausgaben achten. Mein Budget lag bei 500€ und dafür gab es keinen Phantom 3. Als der französische Hersteller Parrot seine „Bebop 2“ Drohne auf den Markt brachte entschloss ich mich diese zu kaufen. Die Drohne ist weniger professionell, eher ein teures Spielzeug, liefert aber auch sehr gute Videos und Bilder. Außerdem kostet der Bebop 2 nur 450€, als ich mich im Januar für den Kauf entschied war die neue Drohne bereits angekündigt, aber noch nicht im Versand. Ich wartete also, trat diversen Bebop-Gruppen auf Facebook bei und freute mich auf den Kopter. Eine Woche bevor ich dann endlich bestellte bin ich über ein Angebot für 517€ für einen Phantom 3 Standard gestolpert, und habe innerhalb von 10 min gekauft, der Phantom 3 ist dem Bebop 2 um einiges überlegen und so habe ich die Entscheidung nie bereut! Wahrscheinlich würde ich sogar wieder den Standard kaufen, der Advanced würde mich aber auch sehr reizen, obwohl er ca. 300€ teurer ist.

Ein bisschen Physik

Heute ist mein Wunsch nach größerer Reichweite da, und ich habe die Standard Version des Phantom daheim. Ich bin Physiklehrer und habe so ein bisschen Ahnung von elektromagnetischen Wellen, deshalb will ich hier kurz die Ausbreitung von Funkwellen erklären. Zunächst einmal zur Antenne, eine Antenne ist eigentlich ein Herz ’scher Dipol, die Wellen breiten sich parallel zur Richtung der Antenne aus und nicht entlang ihrer Verlängerung. Der erste Schritt zur besseren Reichweite ist also zu versuchen, dass die Antenne senkrecht zum Kopter steht. Das ist aufgrund der Bauform leider nicht immer möglich.
Also kommen wir zum zweiten Schritt der Reichweiten Verstärkung, hier geht es um ein gerichtetes Signal. Das bedeutet, dass man in eine Richtung das Signal verstärkt. So etwas ist aber auf nur auf Kosten der Signalstärke in die anderen Richtungen möglich. Einen solchen Effekt kann man mit einer Parabolantenne erreichen, die Antenne heißt so, weil die zugrunde liegende mathematische Funktion eine Parabel ist. Auch wenn die Krümmung aussieht als wäre die Antenne ein Zylindersegment ist es wichtig das die Form eine Parabel ist, mit einem halben Zylinder erreicht man keine Signalverstärkung. Die Parabolantenne hat einen Brennpunkt, indem man die Antenne der Kopterfernbedienung genau dort befestigt erreicht man ein gerichtetes Signal in Richtung der Öffnung der Antenne. Nutzt man so eine Technik, dann muss man darauf achten mit der Fernbedienung immer in Richtung des Kopters zu zeigen, da man sonst das Signal der Fernbedienung sogar schwächt.
Damit man eine Richtwirkung erreicht benötigt man ein Material, das elektromagnetische Wellen reflektieren kann. Alufolie, oder die Aluminiumbeschichtung eines Tetrapacks reichen aus. Je dicker das Metall desto mehr größer ist der Anteil der reflektiert und nach vorne abgestrahlt wird (physikalisch nicht ganz richtig, aber für unser Niveau genug).

Der Bau

Genug der Theorie, jetzt geht es an den Bau. Wenn man nach „Phantom Booster“ googelt findet man verschiedene Modelle zu kaufen. Eine Parabolantenne zu bauen ist aber nicht so schwer, man kann das leicht selbst machen. Anstatt das Modell selbst durch zurechnen habe ich hier eine Zeichnung als pdf- Datei und hier eine Anleitung gefunden die für jeden nachbaubar ist. Auf der Suche nach einer Aluminium beschichteten Pappe habe ich als erstes einen Tetrapack Milch aufgeschnitten, aber zu meiner großen Verwunderung und Enttäuschung war die Milchtüte mit Plastik beschichtet anstatt mit Aluminium. Versuch Nummer zwei unternahm ich an einem Tetrapack Orangensaft und wurde auch gleich mit Alubeschichtung belohnt. Der Tetrapack ist aber sehr instabil und gefiel mir deshalb auch nicht. Die Lösung fand ich schlussendlich in einer Kakaoverpackung. Ich trinke nur Kakao einer kleinen Schweizer Firma und dieser wird in massiven Pappzylindern, mit Alubeschichtung verkauft.
Da der Karton schon gebogen ist drückt er gegen die Parabellform der Stütze an und erzeugt so eine sehr stabile Antenne. Die Pappe der Kakaodose ist gut 2mm dick und sehr kräftig, deshalb habe ich meine Stütze aus doppelter Pappe gebaut, und diese nach dem biegen verklebt. (Das äußere Pappe Stück muss etwas größer sein als das innere). Wichtig bei der ganzen Geschichte ist, dass man die Antenne der Fernbedienung auch wirklich in den Brennpunkt der Parabolantenne bringt, nur von dort erreicht man eine Richtwirkung des Signals.

In der Praxis

Schlussendlich bringt all die Arbeit keinen großen Nutzen, schuld sind die im Inneren der Fernbedienung verbauten Antennen. Bevor der Phantom den Bereich verlässt in dem er sich steuern lässt bricht die Bildübertragung zusammen. Die äußere Antenne, deren Signal durch die Parabolantenne gerichtet wird sendet nur das Steuersignal, die Bildübertragung läuft über die im Inneren verbauten Antennen, deren Sendeleistung nicht verstärkt werden kann.