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Forum: HF, Funk und Felder maximale Reichweite mit minimalem Energieverbrauch


Autor: Martin (Gast)
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Hallo,

ich möchte einen Sender mit maximaler Reichweite haben (mind. mehrere 
hundert Kilometer). Die Datenrate darf - muss aber nicht - sehr gering 
sein (auch wenige Bit/Sekunde oder weniger). Der Sender hat so gut wie 
keine Hindernisse auf der Funkstrecke - er sendet aus einem 
Segelflugzeug.
Auf welchem Frequenzband und mit welcher Technik stelle ich das am 
Besten an? Und wie ist der Energieverbrauch dann damit abzuschätzen? 
Sollte möglichst gering sein. Der Sender würde immer nur kurzzeitig 
senden.

Schöne Grüße,
Martin;-)

Autor: Der Andere (Gast)
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GSM

Autor: MaWin (Gast)
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Eigentlich ist der Sender egal, der Empfänger muss nur empfindlich genug 
sein und sauber zwischen Rauschen und Signal unterscheiden können, also 
muss die Modulationsart passen.

Dann kan man sogar von Mainflingen aus Handygespräche in Russland 
mithören.

Am schlauesten ist natürlich eine stark gerichtete Antenne, aber 
irgendwie habe ich das Gefühl, dass du das nicht willst.

Besonders gut funktionieren per flüssigem Stickstoff heruntergekühlte 
Empfänger, dann ist das Rauschen gering, aber auch das willst du wohl 
nicht.

Bleibt eine Sendefrequenz auf der du überhaupt senden darfst. Alle 
freien Frequenzen sind natürlich schon voll überlaufen, so dass man sich 
dort nur mit hoher Sendeleistung durchsetzen könnte. Willst du auch 
nicht.

Bleibt nur eine offiziell für Flugzeuge reservierte Frequenz, da darfst 
du aber nicht basteln sondern musst fertig kaufen, besorge dir also 
einen Flugfunksender, der schafft auch die 300km wenn nur der Empfänger 
gut ist.

Autor: Jemand (Gast)
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Erfahrungsgemäß reichen 23 Watt auf 8.4 GHz für rund 21 Lichtstunden 
Entfernung.

Autor: Günter Lenz (Gast)
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Morsetelegrafie, da bekommt man mit geringe Sendeleistung
sehr große Reichweiten. Empfänger schmalbandig aufbauen.

 MaWin schrieb:
>Bleibt nur eine offiziell für Flugzeuge reservierte Frequenz, da darfst
>du aber nicht basteln sondern musst fertig kaufen,

Amateurfunkprüfung ablegen, dann darf man selber basteln.

Autor: Lothar M. (zwickel)
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So wie gestellt, ist die Frage nicht zu beantworten, weil viel zu wenig 
Information dazu angegeben wurde.

Maximale Reichweite zwischen 2 Punkten, oder omnidirektional?

Selgelflugzeug bedeutet für das Equipment möglichst leicht und die 
Geometrie entspr. angepasst. Käme im Prinzip nur VHF/UHF/Microwave in 
Frage.

Wie sieht die Empfangsstation auf der Erde aus? Welche Antenne? welches 
Empfängerkonzept?

Autor: Harald W. (wilhelms)
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Jemand schrieb:

> Erfahrungsgemäß reichen 23 Watt auf 8.4 GHz für rund 21 Lichtstunden
> Entfernung.

Ja, die Empfagsantennen werden dann aber etwas unhandlich gross.

Autor: Marek N. (bruderm)
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Die ISS sendet bei 145,8 MHz mit 2,5 W und ist in 400 bis 2000 km 
Entfernung zu hören.

Autor: Marek N. (bruderm)
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On-Topic:

Such mal nach Satelline. Bsp: 
https://www.welotec.com/katalog/de/s/industrielle-kommunikation/datenfunk/?sortMasterID=asc&navigation=true
Ist quasi Packet-Radio ohne Lizenz.
Solch ein System wurde vor etwa einem Jahrzehnt verwendet für ein 
Uni-Projekt, um Telemtriedaten von einem Motorsegler zum Boden zu 
übertragen.

Autor: Chris D. (myfairtux) (Moderator) Benutzerseite
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6 mW reichen bei 400 MHz und einer simplen 150mm-Drahtantenne für 
wenigstens 400km.

Das ist die Sendeleistung der Tiersender beim ICARUS-Projekt (das ich 
wirklich großartig finde - ich bin auf die ersten Ergebnisse gespannt).

Die Empfangs-/Sendeantenne an der ISS ist auch eher klein.

: Bearbeitet durch Moderator
Autor: Thomas (Gast)
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Angeblich liegt der Weltrekord von LoRa bei 702 KM mit 25 mW auf 868MHz.
Das ganze aus einem Wetterballon mit 39 KM höhe.

Findet man schnell in einer Suchmaschine.

Autor: Marek N. (bruderm)
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Thomas schrieb:
> Angeblich liegt der Weltrekord von LoRa bei 702 KM mit 25 mW auf
> 868MHz.
> Das ganze aus einem Wetterballon mit 39 KM höhe.
>
> Findet man schnell in einer Suchmaschine.

Das deckt sich ziemlich genau mit der theoretisch maximalen Sichtweite 
(ca. 706 km). [1]
Man sieht also, wenn die Übertragungsstrecke (genauer: die erste 
Fresnelzone [2]) frei von Hindernissen ist reichen kleiste 
Sendeleistungen aus. Das theoretische Minimum wird dann nur noch von 
Path-Loss [2], Empfängerrauschen und Codierungsgewinn bestimmt.


[1] https://de.wikipedia.org/wiki/Sichtweite#Geod%C3%A4tische_Sichtweite
[2] https://de.wikipedia.org/wiki/Fresnelzone
[3] https://de.wikipedia.org/wiki/Path_loss

Autor: Mikrowilli (Gast)
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Hier findet man einen Online-Echner für die Horizontentfernung in 
Abhängigkeit von der Flughöhe; dort gibt es auch eine Tabelle mit 
vorberechneten Werten: 
http://www.mittelmeer-reise-und-meer.de/info/entfernungsrechner-horizont.php

Für eine Reichweite von "mehreren hundert Kilometern" muß die Flughöhe 
demnach mehrere zigtausend Meter betragen, sofern man quasioptische 
Funkwellenausbreitung voraussetzt.

Hohe Reichweiten bei niedriger Flughöhe lassen sich nur erreichen, wenn 
man entweder vorhandene Infrastruktur am Boden nutzen kann 
(Mobilfunknetze),
oder eine Kurzwellenverbindung mit Raumwellenausbreitung (Frage der 
Zuverlässigkeit und der rechtlichen Zulässigkeit klären),
oder wenn man über eine fliegende Relaisstation in entsprechend großer 
Höhe verfügt.

Autor: Stefan M. (derwisch)
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Martin schrieb:
> Auf welchem Frequenzband und mit welcher Technik stelle ich das am
> Besten an? Und wie ist der Energieverbrauch dann damit abzuschätzen?
> Sollte möglichst gering sein. Der Sender würde immer nur kurzzeitig
> senden.

Auf welchem Frequenzband richtet sich in erster Linie danach, was für 
die Luftfahrt zugelassen bzw. genehmigt ist.
Ein Sender, der auch mit wenig Leistung so weit reicht ist nicht 
unauffällig mit einem zugedrückten Auge zu betreiben.
Wenn Du Funkamateur bist, wird die Sache etwas einfacher. Aber auch dann 
musst Du dein Rufzeichen mitsenden, incl. "Aero Mobile" oder so ähnlich.

Wenn man das ausser Acht lässt, würde ich im 70cm ISM Band senden, da es 
dafür günstige Hardware gibt.
Exotische Frequenzen erfordern u.U. viel eigene Bastelei.

Mit einer vernünftigen Technik am Empfängerstandort sollte das gehen.

Die Frage ist, was Du unter geringem Energieverbrauch verstehst.
Eine Batterie für Armbanduhren ( Knopfzelle ) und damit 3 Monate senden, 
wird sehr sportlich.
Welche Energiequelle hast Du zur Verfügung?

Autor: Martin (Gast)
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Also, danke für die vielen Antworten und Hinweise!

Die Funkverbindung sollte eigentlich omnidirektional sein, zumindest in 
Richtung Erdboden.

Etwas näher erläutert: Der optimale Fall wäre, wenn ich die 
Bodenstationen des PacketRadio-Netzwerks nutzen könnte.
Eine Anpassung der Idee: ich sende nicht aus einem Segelflugzeug, 
sondern aus einem Wetterballon, von 15-20km Höhe. Das heißt, dass 
Gewicht ist auch ein sehr kritischer Faktor. Das Sendesystem sollte 
demnach nicht über 1kg wiegen. Man gehe davon aus, dass der Wetterballon 
nicht platzt sondern endlos durch die Welt schwebt. Jetzt will ich ein 
paar Daten vom Ballon übermittelt bekommen.

Ja zugegeben, dass ist jetzt ein etwas anderer Fall;-)

Die Sendeleistung im Milliwattbereich finde ich schon mal gut...

Autor: Günter Lenz (Gast)
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Martin schrieb:
>Man gehe davon aus, dass der Wetterballon
>nicht platzt sondern endlos durch die Welt schwebt.

Wie willst du das Platzen verhindern?
Nimm mal Kontakt mit einem Amateurfunkverein
in deiner Nähe auf, die machen soetwas öfters.
Da kannst du dann mitarbeiten.

Autor: Kilo S. (kilo_s)
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Günter Lenz schrieb:
> Wie willst du das Platzen verhindern?

Kann er nicht, kann keiner.

Aber deine idee is....

Autor: Lothar M. (zwickel)
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Martin schrieb:
> Die Funkverbindung sollte eigentlich omnidirektional sein, zumindest in
> Richtung Erdboden.

Nö, braucht es nicht.
Wenn der Ballon in 15-20km Höhe fliegt, ist es auf jeden Fall von 
grossem Vorteil, wenn du eine Antenne mit Richtwirkung nach unten 
einsetzt.

Ich stelle mir da eine Quad vor, mit z.B. Alufolienreflektor dahinter.
Die bringt entsprechend Gewinn, ist leicht und hat einen grossen 
Öffnungswinkel, sodass du aus 15-20km Höhe ganz sicher einige 100km 
ausleuchten kannst.
Bei deinem Vorhaben würde ich kein µW an Omnidirektionalität 
verschwenden.

Jetzt kommt es auch ganz darauf an, was die Erde/Gegenstationen für 
Empfangsequipment haben.
433MHz wären da schonmal nicht schlecht.

Autor: Kilo S. (kilo_s)
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Lothar M. schrieb:
> Jetzt kommt es auch ganz darauf an, was die Erde/Gegenstationen für
> Empfangsequipment haben.
> 433MHz wären da schonmal nicht schlecht.

Erdkrümmung usw...

Autor: Stefan M. (derwisch)
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Schau Dich mal bei den Funkamateuren um.
Ballonmissionen und deren Technik ist eine Sache, bei der man zwar 
individuell Basteln kann, aber die Technik ( Sender, Empfänger, 
Datentransfer usw. ) muss man nicht neu erfinden.

https://www.afu-nord.de/stratosphaerenballon-von-z79-und-m03-kommt-ins-fernsehen/#more-3459

Autor: Siegfried W. (swausd)
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Hallo Martin,

mit dem WSPR-Protokoll tracken Funkamateure z.b. Ballone. Vielleicht 
gibt es dort etwas brauchbare für Dich:

https://www.qrp-labs.com/ultimate3/ve3kcl-balloons.html
https://www.qrp-labs.com/flights.html
http://protofusion.org/wordpress/2017/09/tracking-balloons-with-wspr/

Gruß

Siegfried

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