Überblick: Welche FPV-Antennen gibt es und wie nutzt du sie?

Der FPV-Flug ist in hohem Maße von der Anwendung verschiedener Funktechnologien abhängig. Egal, ob ein analoges oder digitales Videosignal vom Flugmodell in die Brille oder auf den Monitor des FPV-Piloten übertragen werden soll, braucht es dazu irgendeine Form von Antenne. Um genau zu sein, werden zwei FPV-Antennen benötigt: eine auf der Seite des Senders (im Modell) und eine auf der Seite des Empfängers am Boden. 

Auf die verschiedenen Bauformen von FPV-Videosendern und FPV-Empfängern gehen wir jedoch in einem separaten Artikel ein. FPV-Antennen haben die Aufgabe, das Videosignal in möglichst hoher Qualität (d.h. mit minimalen Störungen) vom Flieger zur Empfangsstation am Boden zu transportieren. Diese Störung zeigt sich bei digitalen und analogen System in unterschiedlicher Art und Weise.

Während bei FPV-Systemen aus dem FPV-Racing-Bereich zumeist analog gearbeitet wird, kommen im Bereich der Luftbildfotografie oft digitale Übertragungsverfahren zum Einsatz. Wird das Signal der analogen Übertragung gestört, äußert sich das durch Rauschen im Bild, wie man es von alten TV-Geräten kennt – auch hier kam das TV-Signal analog über die Antenne.

Bei digitalen FPV-Bildübertragungssystemen kommt es bei Störung zu Artefaktbildung oder zum Einfrieren des Bildes. Beides dürfte Nutzern der DVB-T-TV-Technologie bekannt vorkommen.

Gute Antennentechnik sorgt zusammen mit sauber arbeiten, Sendern und korrekt eingestellten Empfängern für das beste Erlebnis in Hinblick auf Bildqualität und  – nicht zu vergessen – die Reichweite. Am Ende steht die Frage: „Was ist die beste FPV-Antenne?“ oder „Welche FPV-Antenne sollte ich kaufen?“ Wie so oft im Leben gilt auch hier: es kommt darauf an.

FPV-Antenne: Bauformen im Vergleich

Im Bereich des FPV-Flugs haben sich vier verschiedene Antennenbauformen mehr oder wenig durchgesetzt.

Stabantenne

Zu aller erst wäre die wohl den meisten bekannte Stabantenne zu nennen. Diese Antennen ist sehr einfach zu produzieren und ist somit billig herzustellen. Für kurze Distanzen ist diese Antennebauform in Ordnung, das Abstrahlverhalten FPV-Antenne ist aber eher ungünstig.

Zwar sendet ein Sender mit Stabantenne* gleichmäßig in alle Richtungen, nach oben und unten gibt es aber einen relativ großem, toten Bereich, der eher schlecht als recht vom Signal durchdrungen wird. Selbiges gilt für die Empfängerseite.

Stabantenne sind daher keine gute Wahl und liegen den meisten FPV-Sets eher als „Testantenne“ bei. Warum das? ganz einfach: Wird ein FPV-Sender ohne Last (=FPV-Antenne) betrieben, können schon nach Sekunden Schäden auftreten, die den Sender unbrauchbar machen. Daher ein FPV-Sender niemals ohne Antenne einschalten!

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Clover Leaf Antenne

Die wohl beliebteste Form unter FPV-Racern ist wohl die sogenannte Clover Leaf Antenne, welche aus mehreren geschwungenen „Blättern“ besteht. Genau ausgedrückt handelt es sich dabei um eine FPV-Antenne in „Circular Polarized“-Bauweise. Diese Antenne* gibt es in zwei verschiedenen Ausführungen: rechts herum und links herum zirkular polarisiert.

In der Produktbeschreibung wird dies als RHCP (Right Hand Circular Polarized) und LHCP (Left Hand Circular Polarized) angegeben. Hier ist es wichtig zu wissen, dass Sender und Empfänger immer dieselbe Polarisierungsrichtung aufweisen müssen. Wer mit mehreren Piloten auf einem Feld unterwegs ist, kann davon profitieren, wenn Piloten mit dicht beieinander liegende Kanäle abwechselnd RHCP und LHCP FPV-Antennen* verwenden, um die Störung durch andere FPV-Modelle zu verringern. Diese treten vornehmlich dann auf, wenn das eigene FPV-Modell gerade weiter entfernt ist und ein anderer Pilot nah am eigenen Empfänger vorbeifliegt.

Die unterschiedlichen Polarisierungsrichtungen können hier dämpfend wirken und die Einstreuung des stärkeren, fremden Signals verringern. Clover Leave FPV-Atennen gibt es sowohl als offen sowie als geschlossene Bauform. Erste ist leichter, die geschlossene Bauform schützt die eigentliche Antenne hingegen effektiv vor Schäden, wenn es zu einem Absturz kommt.

Das Abstrahlverhalten dieser FPV-Antennenart entspricht einem großen Donut – lediglich genau über und unter der Antenne herrscht ein blinder Fleck. Ansonsten ist das Signal gleichmäßig um die Antenne herum verteilt. Perfekt für das Umfliegen von Hindernissen.

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Patch-Antenne

Ein weiterer Typ ist die sogenannte Patch-Antenne. Sie hat eine relativ große Oberfläche und gehört zum Typ der Richtantennen. Diese FPV-Antenne eignet sich sehr gut für die Empfängerseite, da die Antennenleistung hier in eine Richtung gebündelt wird. Dieses bedeutet aber auch, dass hinter der Patch-Antenne* quasi keine Empfangsleistung vorhanden ist.

Patch-Antennen eignen sich sehr gut, wenn das Flugmodell nur in eine Richtung unterwegs ist und sich dauerhaft vor dem FPV-Piloten bewegt und diesen nicht umfliegt. Für erhöhte Reichweite sind, Patch-Antennen daher zu empfehlen. Wichtig zu verstehen ist, dass diese Art der Antenne einen spezifischen horizontalen und vertikalen Öffnungswinkel haben, außerhalb dieses Winkels gilt dasselbe, wie hinter der Antenne: die Empfangsleistung ist schlecht.

In der Praxis lassen sich Clover Leaf- und Patch-Antenne an Diversity-Emfpängern parallel betreiben, um das Beste aus beiden Welten zu vereinen.

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Helix-Antenne

Eine noch stärkere Richtwirkung haben die sogenannten Helix-FPV-Antennen. Diese Form wird umgangssprachlich auch als Spiral-Antenne bezeichnet, was ihrem gewundenen Aufbau geschuldet ist. Die Empfangsleistung dieser Antennenform ist auf ein relativ geringes Fenster konzentriert, innerhalb dessen ist die Leistung aber sehr hoch. Helix-Antennen werden üblicherweise in Zusammenhang mit Diversity-Empfänger oder sogenannten Antennen-Trackern eingesetzt.

Ein Antennen-Tracker wertet dauernd das Signal des FPV-Modells aus und führt die Antennen auf einem in zwei Achsen beweglichen System nach. Somit soll erreicht werden, dass die Antenne immer innerhalb der optimalen Empfangscharakteristiken betrieben wird. Helix-FPV-Antennen sind etwas für echte Reichweiten-Freaks.

Welche Anschlussformen gibt es?

Nachdem wird einen Überblick über die geläufigsten FPV-Antennenbauformen erlangt haben, müssen wir uns zuletzt noch mit den verschiedenen Anschlüssen befassen. Hier gibt es zwei Systeme, die sich rein optisch sehr ähnlich sind: SMA und RP-SMA. Eine gute Übersicht über diese und weitere im Modellbau verwendete Stecker, gibt es in diesem Artikel.

FPV-Antennen und Frequenzen

Bisher haben wir uns noch nicht über Frequenzen unterhalten. Generell gilt: Jede Antenne ist theoretisch genau auf eine Frequenz optimiert. In der Praxis sind Antennen für bestimmte Bereich von Frequenzen geeignet. Beispielsweise das 2,4 GHz- oder das 5,8 GHz-Frequenzband.

Da die Form und Größe untrennbar mit dem korrespondierenden Frequenzbereich verbunden sind, muss immer auf die eingesetzte Frequenz geachtet werden. Es gibt zum Beispiel auch FPV-Systeme im 900 MHz und 1200 MHz Bereich.

Dazu passenden Antennen sind wesentlich größer als eine 5,8 GHz-Antenne. Dies hängt damit zusammen, dass hohe Frequenzen eine kurze Wellenlänge aufweisen. Die Größe der Antennenelemente entspricht zumeist einer ganze, halben oder viertel Wellenlänge. Somit muss eine 900-MHz-Antenne physikalisch größer sein als eine 5,8-GHz-Antenne.

Bevor du dir ein FPV-System zulegst, achte auf die in deinem Land geltenden Gesetzte und Regelungen zu Nutzung von Funkfrequenzen und Abstrahlleistung!

Alle Informationen zur legalen Nutzung von FPV-Equipment in Deutschland findest du in unserem FPV-Frequenz-Guide.

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Antennen-Tracker

Der FPV-Flug ist selbstverständlich nicht nur auf das Drone Racing beschränkt. Um genau zu sein hat FPV seine Anfänge eher im Bereich der Flächenflugmodelle (Flugzeuge). Hier wurde schon recht früh mit verschiedenen Kameras (meist aus der Überwachungstechnik) und teilweise selbst gebauten Sendern experimentiert.

Da Flächenmodelle aufgrund ihres Antriebssystems deutlich länger in der Luft bleiben können, als herkömmliche Drohnen auf Multicopter-Basis ist auch die potenziell zurücklegbare Distanz eine ganz andere. Mehrere Kilometer zu fliegen und über eine Stunde in der Luft zu sein, ist mit einem darauf getrimmten Flieger kein Problem.

Wer sein FPV-Abenteuer im Ausland (in Deutschland ist nur der Flug auf Sicht erlaubt, Ausnahmen gibt es im >250g-Bereich) in neues Spähren befördern möchte, der braucht nicht nur einen starken FPV-Sender, sondern kann von sogenannten Antennen-Trackern profitieren.

Ein solches Tracking-System hat mehrere FPV-Antennen (meist bis zu Helix-Antenne), die auf einem rotier- und neigbaren Kopf angebracht sind. Ein Computer wertet dabei durchgehend die aktuelle Signalstärke des empfangenen Videosignals vom Modell aus und korrigiert bei Bedarf die Position der FPV-Antennen, sodass mindestens eine Antenne immer direkt auf das Modell ausgerichtet ist. So lassen sich mitunter beachtliche Distanzen überwinden. Im Netz finden sich Videos von im deutlich zweistelligen Kilometerbereich.

Entsprechende Antenne-Tracking-Systeme lassen sich mitunter als Selbstbau gestalten oder aber natürlich fertig kaufen. Auch hier steht und fällt das ganze Konzept mit der Auswahl der richtigen FPV-Antenne. Da das Modell durch die dynamische Ausrichtung sehr genau angepeilt werden kann, eignen sich Hexli-Antennen ganz besonders.

Gekoppelt werden Antennen-Trecker in der Regel immer mit Diversity Empfänger, die das Signal jeder einzelnen Antenne separat auswerten und immer das stärkste Signal verwenden.

Schlusswort

Wir hoffen sehr, dass dir unser Artikel zum Thema FPV-Antennen gefallen hat und du das ein oder andere Details mitnehmen konntest.

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