Курс «Настройка и пилотирование БПЛА» · Раздел 1 · Статья 1.33
Типы антенн для видеопередатчика
Сравни типы антенн, их поляризацию и способы размещения.
Антенна — это простой набор проводников, преобразующих электрический сигнал в электромагнитные волны. Ее характеристики зависят от конфигурации, размеров, материала и других параметров.
В этой главе мы рассмотрим популярные типы антенн, их плюсы и минусы, а также основные характеристики, не углубляясь в теорию антенн. Поскольку антенны для цифровых и аналоговых систем часто одинаковы, мы не будем проводить такое разделение.
Рабочий диапазон частот антенны.
Рабочая частота антенны — важнейшая характеристика, которая должна совпадать с видеопередатчиком. Обычно чем ниже частота, тем больше размер антенны. Как уже упоминалось, современные передатчики в FPV-дронах работают в определенном диапазоне, а не на одной частоте. Поэтому лучше измерить оптимальную частоту для антенны с помощью специального прибора — векторного анализатора цепей. Это позволит добиться более стабильного приема и передачи сигнала
Диаграмма направленности антенны
Антенны по-разному распространяют радиоволны. У каждой из них есть зоны с разной напряженностью поля. В одних волны сильнее, в других — слабее. Такие зоны называют «слепыми».
Антенны, у которых зоны с разной напряженностью поля имеют форму тора или приближаются к ней, называют всенаправленными.
Направленные антенны имеют ярко выраженный луч с высокой напряженностью поля. Из-за того, что дрон часто меняет положение в пространстве, использовать направленные антенны сложно. Поэтому применяют всенаправленные, которые размещают так, чтобы минимизировать попадание в «слепые» зоны
Поляризация антенны.
Поляризация антенны — это характеристика, определяющая направление колебаний вектора напряженности полей (магнитных, электромагнитных, электрических). Чтобы понять это без углубления в теорию антенн, можно привести простой пример.
Линейные поляризации делятся на два типа: горизонтальные и вертикальные. При использовании антенн с линейной поляризацией важно, чтобы они совпадали по ориентации как при передаче, так и при приеме сигнала. Например, если на борту установлена антенна с вертикальной поляризацией, то и на земле антенна должна быть расположена вертикально
Для улучшения качества связи лучше выбрать горизонтальную поляризацию антенны. Большинство индустриальных и природных помех имеют вертикальную поляризацию, что делает этот вариант более эффективным.
Однако важно учитывать слепую зону антенны. Она может помешать передаче сигнала, если устройство повернуто к оператору одной из боковых сторон.
Круговая поляризация бывает двух типов: правосторонняя и левосторонняя. Для эффективной работы важно, чтобы антенны на дроне и у оператора были настроены одинаково (левая-левая или правая-правая).
Преимущество круговой поляризации заключается в меньшей потере сигнала при изменении положения дрона в пространстве, если он не находится в «слепой зоне» диаграммы направленности.
Исторически антенны с правой круговой поляризацией (RHCP) применялись для аналоговых передатчиков, а с левой круговой поляризацией (LHCP) — для цифровых. Но сегодня нет никаких ограничений на использование правой поляризации в цифровых системах, если и передающая, и принимающая антенны настроены на неё
Распространенные типы антенн для видеопередачи.
Диполь — это самый простой и доступный тип антенны. Его конструкция состоит из двух одинаковых по длине элементов, расположенных на одной линии. Один из них излучает сигнал, а другой служит заземлением. Поляризация линейная.
Ви-диполь (Vee dipole) часто используется в низкочастотных видеопередатчиках. Его особенность заключается в том, что два одинаковых по длине элемента расположены под углом, отличным от 180 градусов. Это придает антенне слабую направленность. Поляризация антенны линейная
Клевер (Cloverleaf) — это антенна с элементами, закрученными внутри корпуса и напоминающими форму клевера. Антенны с круговой поляризацией, к которым она относится, работают эффективно независимо от их расположения относительно друг друга. Они меньше подвержены многолучевому распространению сигнала, что позволяет получать более качественное видео даже при полетах вокруг стен и деревьев. Часто «клевер» защищен корпусом.
Пагода (Pagoda) — это антенна с закрученными медными дорожками на поверхности печатной платы. Она обладает круговой поляризацией, высокой прочностью и доступной ценой, что делает ее популярной. Однако в некоторых случаях ее характеристики могут быть немного хуже, чем у антенны клевер
Подключение и расположение антенны.
Расположение и подключение антенны важны не меньше, чем ее технические характеристики.
Любые непрозрачные для радио объекты в непосредственной близости от антенны (1,5–2 см) могут сильно снизить ее эффективность. Неправильное расположение антенны также может привести к тому, что оператор окажется вне зоны ее действия, и она будет работать неэффективно. Большое значение имеет и подключение, и размещение антенного кабеля.
Рекомендации по размещению антенны:
- Устанавливай антенну под углом 25-45° к вертикальной оси дрона, учитывая его средний угол наклона во время полета.
- Держи антенну подальше от радиопоглощающих объектов, чтобы избежать блокировки, поглощения и отражения сигнала.
- Не фиксируй антенну за корпус дрона с помощью 3D-печатных деталей. Они могут ухудшить ее работу.
- Убедись, что передающие антенны не находятся слишком близко друг к другу, даже если они работают на разных частотах.
- Проверь надежное крепление антенного разъема, чтобы он плотно прилегал к контактам. Для дополнительной фиксации можно использовать клей на резьбе разъема.
- Убедись, что антенна не пересекается с воздушными винтами дрона при его маневрировании.
- Подбирай антенну, соответствующую типу разъема видеопередатчика, чтобы избежать использования переходников.
- Избегай изгибания и скручивания антенного кабеля, так как это может привести к потере сигнала.