Sicherheitsreserve+Rauschabstand

Diversity-Technik ergibt erhebliche Empfangs-Verbesserung !

Warum?

Weil der Rauschabstand erheblich verbessert wird.

Mehr Rauschabstand - mehr Sicherheit

Neben dem bei Funk-Übertragungen immer vorhandenen Effekt von Antennen-Richtwirkungen und deren Beseitigung durch Diversity ist der Rauschabstands-Gewinn der Hauptvorteil von Diversity-Technik.

Was ist Rauschabstand
Wir versuchen hier den Begriff Rauschabstand (=Störabstand) , dessen Wert in der Elektronik-Technik für jedes Gerät als größt möglich angestrebt wird, mit einfachen Worten zu erklären.

Je höher der Rauschabstand, desto besser ein System

Besser und deshalb häufig angewendet, obwohl nicht ganz richtig, ist hier der Begriff Störabstand. Das ist im Wortsinn für unsere Anwendung deutlich besser zu verstehen (abgewandelt):

Je höher der Störabstand, desto größer der Abstand zu einer Störung

Wenn wir unsere Empfänger so bauen, dass der Störabstand groß ist, können kaum Störungen im Betrieb auftreten.

Einfaches Beispiel für Rausch-Abstand (oder besser Störabstand)
Ein Modell hat eine Störung von aussen, der Empfänger funktioniert nicht mehr. Der Sender ist weit entfernt. Damit ist der Störabstand zu gering bzw. nicht mehr vorhanden, die Störung stärker als das eigene Nutzsignal vom Steuersender.

Gleiche Störung, gleiches Modell, aber - der Sender steht ganz in der Nähe. Der Empfänger funktioniert, das eigene Sender-Signal ist stärker als das Störsignal, der Störabstand ist groß.

Genau diesen Effekt erzielt man mit aktivem Diversity-Empfang - das interne Empfangssignal, welches vom Sender kommt, wird im Verhältnis zu einem möglichen Störsignal erheblich stärker, die Störung hat erheblich weniger Chancen wirksam zu werden, genau wie wenn der Sender näher am Modell steht.

Anderes Beispiel

Sie sind Musikliebhaber und kaufen ein teures Stereo-System für ihr großes Wohnzimmer. Der Verkäufer zeigt Ihnen ein Durchschnittsgerät und dreht dazu die Lautstärke auf, ohne eine Musikquelle. Ab einer best. Lautstärke kommt das sog. Rauschen immer stärker durch.

Der Verkäufer zeigt Ihnen ein teures BOSE-Gerät und dreht die Lautstärke auf. Er kann voll fast aufdrehen und es kommt kaum “Rauschen”.

Hier ist der Unterschied der “Rauschabstand”. Umgesetzt auf die Fernsteuerung bedeutet dies, ein 2,4Ghz-System mit höherem Rauschabstand  bekommt erst viel später eine Störung (Rauschen) und kann deshalb eine viel sicherere und ungestörte Signalerzeugung liefern. Im Ergebnis sind das weniger Störungen bei höherer Reichweite. 

 

Richtige Diversity-Technik?
Die gewünschten Diversity-Effekte (Störabstands-Verbesserung + Richtwirkungsbeseitigung) erzielt man nur mit aktiver, True-Diversity-Technik (s.u.), bei der beide Empfänger immer in Betrieb sind, die Signale beider Empfänger jeweils multipliziert (bewertet) und dann summiert werden (s.u., Sennheiser).

Das beutet, bei aktiver Diversity werden die Antennen zum besseren Empfang nicht umgeschaltet, sondern es sind immer beide Antennen wirksam und in Betrieb. Die gewonnen Signale beider Antennen werden summiert, also z.B. 100% von der gerade optimalen Antenne und 50% von der etwas schlechter ausgerichteten Antenne, das ergibt schon 150% Antennensignal. Durch das aktive Bewertungsverfahren beider aktiven Antennen ergeben sich dann bis zu Faktor 4 besser auswertbare Antennen-Ergebnisse.

Keine Akkuweichen-Empfängerumschaltung kann diese Empfangsverbesserung jemals erzielen, und auch keine einfache Antennenumschaltung, wie meistens bei 2,4GHz-Systemen vorhanden. Da sind immer jeweils nur ein Empfänger und dann auch nur 1ne Antenne wirksam, da kann nchts summiert und bewertet werden.

Es gilt: Sind 2 Antennen an einem Gehäuse vorhanden, bedeutet das nicht automatisch, dass ein Empfänger mit aktiver Diversity arbeitet.

Dazu eine kleine Grafik:
Ideale Bedingungen waren früher ein Modell, 4 Servos, keine Verlängerungskabel. Das Standard-Flugmodell mit 10ccm-Motor von 1980/1985

Damit war der maximale Flugbereich +/- 500m, die sichere Reichweite der Fernsteuerung war ca. 1250m, danach war ein Übergangsbereich zu 0-Funktion mit “Rauschen, indem die Fernsteuerung mal funktionierte, mal nicht. Der Rauschabstand bzw. die Sicherheits-Reserve war ca. 750m.

 

 

 

Wie sieht das heute aus?

Wir bauen erheblich mehr Servos ein, mehr und längere Kabel, Brushlessregler und Elektro-Motoren mit hohen Leistungen, Zündungen, usw. usw.,  jedes Modell wird HF-technisch zum Einzelstück.

Schlechte Funkumweltbedingungen sind immer vorhanden und müssen berücksichtigt werden.

Bei 2,4Ghz-Systemen sind ja nun keine Grenzen mehr gesetzt, was die Anzahl der gleichzeitig betriebenen Modelle an einem Platz betrifft. Hier ist trotzdem klar, mit jedem weiteren Modell verringert sich die Sicherheitsreserve jeder einzelnen Fernsteuerung. Es gibt Hänge in den Alpen, wo dies schon zu kapitalen Abstürzen geführt hat.

jAll das reduziert den Rauschabstand und damit die Sicherheits-Reserve.

Gleichzeitig aber erweitern wird durch die größeren Modelle und durch Jets unseren Flugbereich, +/- 750 m sind da sicher nicht zu hoch gegriffen......

Auch bei kleinen Modellen sind oft genügend Störquellen eingebaut, welche die Sicherheitsreserven auffressen.

Ergebnis: Der Rauschabstand reduziert sich erheblich, die meisten Modelle werden immer knapp am Rande der unter diesen Bedingungen möglichen Sicherheitsreserve betrieben. 



 

Um das klar zu sagen, hier geht es nicht um Panik-Mache, hier geht es um das Vermitteln von Vorgängen, die für den Kunden nicht sichtbar sind.

Man könnte natürlich sagen: Ist egal, wir haben ja noch etwas Reserve. Aber -> Wie knapp es im Einzelfall zur Funktionsgrenze weiß niemand .

Warum möglichst große Sicherheits-Reserve?
Weil im Flug zusätzliche Erschwernisse vorkommen, nämlich Richtwirkungen und Schwund. Beide sind nicht kalkulierbar Größen. Richtwirkungen sind nicht zu vermeiden, denn unsere Modell bewegen sich und dadurch ändert sich die Ausrichtung der beiden Antennen, Sende- und Empfangsantenne, ständig. Das bedingt Signal-Einbrüche in Größenordnungen von bis zu 40% der Gesdamt-Zeit, in der kein Signal oder ein schlechtes Signal am Empfänger ankommt. Richtwirkungen gab es schon immer, aber wenn der Rauschabstand gering ist, wird dadurch aus einem schlechten oder reduzierten Signal eben gar kein Signal.

2,4GHz-Systeme mit Antennenumschalter kommen da sehr viel schneller an ihre Grenzen als Systeme, die mit aktiver Diversity arbeiten. 

Wird die Sicherheitsreserve unterschritten bzw. liegt kein Signal mehr an (s. oben), erfolgt im besten Fall ein kurzes Fail Safe. Da aber ein Empfänger im Fail-Safe Betrieb versucht durch HF-Verstärkung wieder ein gutes Signal zu bekommen, verstärkt er auch Umgebungsstörungen, und Fail Safe kann dann sehr lange dauern......Erklärt das manche Abstürze mit Fail Safe?

Was tun?

Größere, komplexere Modelle sind da, die Funkumweltbedingungen können wir nicht verändern. Durch 2,4GHz-Systeme ist die Zahl gleichzeitig betriebener Fernsteuerungen nicht mehr kontrollier- und reduzierbar. Mit nur einer Empfängerantenne (2,4GHz-Antennenumschalter-Systeme) ist eine Steigerung des Rauschabstands nicht möglich.

Sehr wohl aber mit 2-Antennen, hinter denen jeweils ein aktives Empfangssystem arbeitet und wo die beiden Empfangs-Signale dann mit aktiver Diversity verarbeitet werden.

Diversity-Technik reduziert Schwund und Richtwirkungen, und erhöht systembedingt den Rauschabstand durch deutlich verbesserte Empfangsqualität über die 2 Antennen.

Im Ergebnis sieht es so aus, dass selbst bei erhöhter Komplexität und größerem Flugbereich der Modelle und schlechten Funkumweltbedingungen mehr Rauchabstand als bei Systemen mit 1ner Empfangsantenne zur Verfügung steht.

 

 

 

Die Sicherheits-Reserve wird größer, die Sicherheit der Übertragungsstrecke ist erheblich besser.

Alle diese Dinge hat ein Institut einer Universität objektiv festgestellt

Vom Erfinder der Diversity-Technik
D
iversity-Technik stammt ursprünglich von Senheiser, dort werden Funkmikrophone gebaut. Heute ist diese Empfangsverbesserung Stand der Technik bei allen wichtigen Funkübertragungen, die unterbrechungsfrei arbeiten müssen, auch wenn sich die Funkziele bewegen.

ACT war bei Modellfernsteuerungen im Jahr 2004 der erste Anbieter dieser Technik, erst 5 Jahre später, und damit mit 5 Jahren weniger Erfahrung, sind andere Hersteller mit Einfürhrung von 2,4GHz Systemen auch darauf gekommen, dass Diversity-Technik erhebliche Vorteile bringt.

Beschreibung von Senheiser
Die Funkverbindung kann mit Diversity-Technik auch bei frequenz-spezifischen oder räumlichen Störungen oder Unterbrechungen aufrechterhalten werden, indem mit zwei räumlich getrennt platzierten Antennen empfangen wird (Antennendiversity). Zusätzliche Sicherheit gegenüber Störungen auf einer Frequenz erhält man durch Frequenzdiversity bzw. Hopping, wobei mit zwei oder mehr Sendern auf verschiedenen Frequenzen gesendet wird. In den dafür vorgesehenen Voll-Duplex-Diversity-Empfängern werden beide Antennensignale getrennt verstärkt, gefiltert und demoduliert. Die beiden demodulierten Signale werden mit ihrer jeweiligen Signalfeldstärke bewertet (multipliziert) und anschließend summiert. Durch dieses Verfahren wird der Übergang vom einen zum anderen Kanal fließend, bei gleichzeitig deutlich erhöhtem Rauschabstand des Nutzsignals. Im Extremfall kann aus zwei stark verrauschten Antennensignalen noch ein brauchbares Nutzsignal gewonnen werden. Ein Diversity-Empfangssystem sorgt daher immer für optimalen Empfang unter schwierigsten Bedingungen. Aus allen diesen Gründen ist Diversity nicht nur eine deutliche Reichweitenerhöhung, sondern auch im Nahbereich ganz erheblich sicherer.

Deshalb Diversity-Technik, in jedes Modell, ob groß oder klein.