FLARM-Antenne FAnt

Die im nebenstehendem Bild gezeigte Antenne ist eine spezielle Antenne für das FLARM, welche sich durch eine deutlich vergrößerte Reichweite gegenüber der Zahnstocher-Antenne (Lambda/4-Stab, Lambda ist die Wellelänge der Funkwellen, beim FLARM etwa 35 cm) auszeichnet. Sowohl beim Senden als auch beim Empfang sind ca. 50 - 100% Reichweitengewinn möglich - in beiden Fällen eine optimale Installation der Antenne vorausgesetzt. Des Weiteren wird die räumliche Abdeckung um (theoretisch) 100% erhöht. Details weiter unten.

Durch die erhöhte Reichweite und die verbesserte räumliche Abdeckung wird der Sicherheitsgewinn durch das FLARMs gesteigert, weil ein potentieller Kollisionspartner früher und aus allen Richtungen vom FLARM erkannt werden kann. Neben der Sicherheitssteigerung kann das FLARM auch effizienter als "Thermiksensor" genutzt werden.

Die Antenne hat neben der erhöhten Reichweite und der verbesserten räumliche Abdeckung folgende weiteren "Features":

• Optimaler Schutz gegen Überspannungsschäden am FLARM, da die Antenne aufgrund ihrer Konstruktion einen "Ohmschen" Kurzschluss darstellt und sich damit zwischen dem Sender/Empfänger und der (Flugzeug-)Masse keine Spannungen aufbauen können - im Gegensatz zum "Zahnstocher", der nur isoliert ist und einen unendlich hohen Ohmschen Widerstand darstellt.
  
• Die Kabellänge wird individuell an die jeweilige Einbausituation angepasst. Damit werden zusätzliche Dämpfungen durch zu lange Kabel vermieden, welche bei den relativ hohen Frequenzen des FLARM (868 MHz) signifikante Werte erreichen können. Damit wird die Reichweite des FLARM ebenfalls verbessert.
  
• Die senkrechte Montage der Antenne FAnt sichert optimale Kommunikation mit anderen FLARMs.
  
• Die Antenne erreicht ein Stehwellenverhältniss von 1.1 - 1.3 und damit eine sehr hohe Güte (96% - 87% der Energie wird gesendet/empfangen).
  
• Die Antenne ist eine Hochleistungsantenne, geht zurück auf eine militärische Entwicklung im zweiten Weltkrieg und ist in Amateurfunkkreisen sehr weit verbreitet.
  
• Abmessung: ca. 17 cm lang
  
• Stecker: Hochwertiger 90-Grad SMA-Stecker (zur Montage auch unter engen Instrumenten-Pilzen)
  
• Kabel: Hochwertiges RG-174 Kabel mit geringer Dämpfung.
  

Reichweite und räumliche Abdeckung

Ein kurzer Ausflug in die Theorie von Antennen: Vom Prinzip her unterscheiden sich die Zahnstocherantenne des FLARM (sog. Lambda/4-Strahler) und die FLARM-Antenne FAnt (spezielle Form eines Dipols mit Lambda/2) nur insoweit, das beim Lambda/4-Strahler der untere Antennenast durch eine Massefläche ersetzt wird. Insofern diese Massefläche unendlich groß ist (etwa im Falle einer auf dem Erdboden = Masse installierten Antenne) ist die (maximale) Reichweite beider Antennen vergleichbar.

Im Flugzeug besteht aber genau hier das große Problem: Es liegt keine ausreichende Massefläche vor! Selbst in einem Flugzeug aus Metall wäre die (maximale) Reichweite des Lambda/4-Strahlers gegenüber der eines Dipols merklich herab gesetzt. Im Falle des FLARM wird die Massefläche für den Zahnstocher durch eine auf der Platine aufgebrachte (und damit konstruktionsbedingt relativ kleine!) Massefläche erzeugt.

Entsprechend kommt es bei der Zahnstocherantenne des FLARM zu einem deutlichen Verlust in der maximalen Reichweite bzw. im Vergleich dazu mit der FLARM-Antenne FAnt zum genannten Reichweitengewinn von 50 - 100%.

Der wichtigere Teil - die räumliche Abdeckung einer Antenne - kommt hinzu: Ein Lambda/4-Strahler (und damit die Zahnstocherantenne des FLARM) strahlt nur in den Halbraum oberhalb der Massefläche ab, siehe nebenstehendes Bild. Im Halbraum darunter ist weder ein Empfang noch Senden möglich. Diese Aussage gilt wiederum für eine unendlich große Massefläche - da diese beim FLARM deutlich kleiner (als unendlich) ist, wird dort teiweise auch der Halbraum unter dem FLARM genutzt.

Wirklich verlässliche Zahlen gibt es hier nicht - man kann aber bei der FLARM-Antenne FAnt von einer Verbesserung der räumlichen Abdeckung von 50%-100% ausgehen (vergleiche nebenstehendes Bild).

Anmerkung: Die vom FLARM-Reichweitentool angezeigte maximale Reichweite bezieht sich auf eine horizontale Ebene - dort haben sowohl der Zahnstocher als auch ein Dipol ihre maximale Reichweite, welche oberhalb und unterhalb abfällt. Bildlich dargestellt entsteht eine Reichweitenverteilung in Form eines Torus (nebenstehendes Bild ), welcher in Achsrichtung der Antenne (hier senkrecht) einen blinden Fleck hat. Blind heißt in der Theorie kein Empfang, in der Realität eine deutliche Verschlechterung. Man spricht von einer Richtwirkung bzw. Polarisation der Antenne, im Falle des FLARM von senkrechter Polarisation. Diesen Effekt kann man bei Nutzung des Reichweitentools nicht sehen - wie gesagt - es wird die maximale Reichweite in einer horizontale Ebene angezeigt.

FLARM-Antenne SuperFAnt

Normalerweise sind alle verfügbaren Antennen für das FLARM vertikal polarisiert - sprich, sie stehen senkrecht. Entsprechend hat eine horizontal polarisierte FLARM-Antenne theoretisch gar keinen, praktisch sehr schlechten Empfang - siehe auch Reichweite und räumliche Abdeckung.


Anmerkung zum Bild: das Kabel, das nach links geht ist die Zuleitung ...

Allerdings befindet sich ein Segelflugzeug eine nicht unerhebliche Zeit des Fluges im Kreisflug. Dabei steht ändert sich die Polarisation der Antenne je nach Querneigungswinkel und es kommt zu Verlusten - bei 30 Grad Querneigung gehen z.B. bei der FAnt-Antenne etwa 18 % der maximalen Reichweite bezogen auf ein Flugzeug aus horizontaler Richtung verloren. Theorethisch gilt der gleiche Reichweitenverlust für die Zahnstocher-Antenne, aufgrund der kleinen Massefläche (siehe oben) fällt der Effekt hier aber deutlich stärker aus.
Ein weiteres Problem der Zahnstocher Antenne - ihre "Blindheit" nach unten wurde bereits genannt.

Um beide Probleme zu beheben, wurde die FAnt-Antenne modifiziert. Dadurch haben zwar beide Schenkel ebenfalls jeweils den genannten blinden Fleck, allerdings werden diese nun durch den jeweils anderen Schenkel aufgehoben und damit hat die Antenne Kugelcharakteristik (nebenstehendes Bild) - sprich, sie strahlt rund um mit gleicher Leistung (gilt neben dem Senden natürlich auch für das Empfangen).

Allerdings erkauft man sich diesen Vorteil durch einen kleinen Einbruch des Stehwellenverhältnisses von 1.1-1.3 auf ca. 1.2-1.4, der Reichweitenverlust liegt (ohne Bodeneinfluss) bei theoretisch 0%, in der Realität bei ca. 5-10%. Im Gegenzug hat man beim Einbau deutlich mehr Freiheiten - die Antenne kann BELIEBIG im Raum angeordnet werden - gerade so, wie es im Flieger passt und durch den Knick ist ihre maximale Abmessung (~ 8 cm) gleichzeitig nur halb so groß wie bei der FAnt-Antenne.

Die SuperFAnt-Antenne bietet damit den optimalen Schutz sowohl vor einer Kollision (mit potentiell hoher Annäherungsgeschwindigkeit) aus horizontaler Richtung als auch (mit potentiell niedriger Annäherungsgeschwindigkeit) von oben oder unten.

Ein weiterer, nicht unerheblicher Vorteil bei der Installation einer SuperFAnt-Antenne: Die Störung der Reichweite durch im Cockpit vorhandene leitfähige Flächen (siehe Installationshinweise) führt zu Reichweiteneinbrüchen in den entsprechenden Raumrichtungen. Dadurch, das die SuperFAnt den kompletten Raum gleichmäßig "ausleuchtet", fallen diese Störungen deutlich geringer ins Gewicht, als bei der Verwendung von anderen Antennen.

Zusammengefasst ergeben sich damit folgende Raumabdeckungen der genannten Antennen:

• Zahnstocher (Lambda/4-Stab): 50~75%
  
• FAnt: ~70-75% (Abfall um 20% der Leistung in der horizontalen Ebene)
  
• SuperFAnt: ~100%
  

Bestellung & Installation

Die Bestellung erfolgt über E-Mail an WebMaster@GliderDesignParts.de. Beide Antennen kosten jeweils

29 Euro + Versand,

die Bezahlung erfolgt über Vorkasse - Wahlweise mit Überweisung oder PayPal. Beim Preis ist eine Kabellänge von 1 Meter enthalten, längere Kabel auf Wunsch mit 2 Euro Aufpreis pro Meter Kabel.

Wichtig: Um eine optimale Funktion zu erreichen bitte die Installationshinweise beachten!

Anmerkung I: Antenne ist ausgelegt auf eine Frequenz von 868 bzw. 868.6 MHz und damit für die Verwendung in Europa konfiguriert. Falls eine Verwendung in anderen Lädern bzw. Kontinenten geplant ist (z.B. USA, Neuseeland, Australien) bitte bei der Bestellung mit angeben - es erfolgt dann eine Anpassung der Frequenz.

Anmerkung II: Um die maximale Reichweite des FLARMs nutzen zu können, sollte es entsprechend konfiguriert werden ( Details zu flarmcfg.txt und Data Port Specifications):

// Maximum range to 20 km
$PFLAC,S,RANGE,20000

Anmerkungen zur Installation des SMA-Steckers: Je nach FLARM-Typ verschwindet die Überwurfmutter nahzu vollständig im Gehäuse des FLARM. Zur Montage folgende Tipps, Auswahl je nach Platzverhältnissen:

• Verwendung einer Feinmechanikerzange mit sehr schmalen Backen
  
• Verwendung eines / zweier Schraubenzieher, mit denen die Überwurfmutter von oben fixiert wird und dann das Gehäse des FLARM um die Mutter gedreht wird
  
• Verkleben der Überwurfmutter und des restlichen Steckers mit einem Klebeband. Bitte keinen Schraubensicherungslack oder Locktide verwenden - es besteht die Gefahr, das man den Stecker später nicht mehr vom FLARM lösen kann
  
• Verwendung einer SMA-Verlägerung