FPV антенна, что это такое, как работает и какие бывают — Все о квадрокоптерах | PROFPV.RU

Аналогия лампочки

Начнем с простой аналогии для понимания принципа работы радиосвязи. Представьте, что вы стоите посреди поля в полной темноте. У вас есть квадрокоптер, на который вы повесили лампочку. Вы ее включили, дрон взлетел и начинает летать вокруг вас. Теперь вашей целью будет поставить около себя камеру, которая всегда должна улавливать свет от лампочки квадрокоптера, при том, что он летает.

Как вы это сделаете? Сделаете лампу яркой, чтобы она лучше светила и камере было проще видеть свет? Будете использовать объектив на 360 градусов? Или может несколько объективов с поворотными механизмами? Смысл этой аналогии в том, что свет, который излучает лампа, является формой электромагнитного излучения, подобного радиоволнам. Так работают и антенны, они должны уловить радиоволны.

Мы применим эту аналогию к системе видеопередачи с квадрокоптера:

  • Интенсивность источника света представляет собой выходную мощность VTX (измеряется в милливаттах или мВт/mW).
  • Тип источника света (лампочка, фонарик, флуоресцентный свет и т. д.) — это тип антенны на видеопередатчике.
  • Тип объектива на камере, — это тип антенны на вашем шлеме или очках.
  • Чувствительность камеры (часто выраженная в мегапикселях) — это чувствительность вашего шлема или очков.

Целью антенны является преобразование осциллирующей электрической энергии в электромагнитное излучение и наоборот: преобразование электромагнитного излучения в колебания электрической энергии в цепи.

Электромагнитное излучение — это научный термин для «радиоволн», это физическое «вещество», которое несёт видео, звук и данные по радиоволнам.

В обычном квадрокоптере есть две радиосистемы: система радиоуправления для управления дроном и видеосистема для трансляции видео через FPV камеру.

Передающими элементами этих двух систем будет радиопередатчик, который вы держите в руках (пульт), и передатчик видео на борту дрона, который называется видеопередатчик или VTX. Принимают сигналы приемники.

Более простое объяснение — вы поворачиваете стик, сигнал с пульта отправляется на приемник, который есть в квадрокоптере, он обрабатывает сигнал. Камера на дроне отправляет свой сигнал на видеопередатчик, который находится на борту квадрокоптера, он отправляет этот сигнал в приемник ваших очков или шлема и вы видите видео.

Давайте поговорим конкретно о видеосистеме квадрокоптера. В этой системе передатчик видеосигнала принимает аналоговый видеосигнал от камеры в качестве входного сигнала и преобразует его в импульсы электрической энергии, которые колеблются 5 800 000 000 раз в секунду или 5,8 GHz.

Эта энергия направляется в антенну, которая преобразовывает ее в очень «яркие» радиоволны 5,8 GHz. При правильной настройке и позиционировании эти волны подхватываются второй антенной, установленной на ваших очках или шлеме FPV. В зависимости от того, насколько удален ваш квадрокоптер, эти волны будут значительно «тусклее» или «ярче». 

Антенна преобразует волны обратно в электрические колебания, а затем плата управления переходит к преобразованию этой энергии обратно в аналоговый видеосигнал —  противоположный процесс, который происходил в передатчике квадрокоптера — после этого вы видите видео на экране шлема.

Антенна для fpv

Сходил в лабораторию к приборам, очень точно настроил антенны.

Дальше текст больше для себя, чтобы размеры не потерялись. Хотя, наделал себе антенн на 100 лет вперед!

Изготавливается так:

Берется «Мама» SMA (не RPSMA!), отламываются от нее ноги и к площадке паяются 4 радиала в углах. Размер дан от угла до кончика. К центральной жиле паяется вертикал. Размер от поверхности ризьема до кончика. Угол между вертикалом и радиалами 130 -150 градусов. ВАЖНО! Он него зависит КСВ. К передатчику это подсоединяется удленнителем с двумя «папами» на концах. Приемный «Папа» легко крепится в любое место самолета, а антенна прикручивается перед вылетом.

https://www.banggood.com/2PCS-SMA-Female-Adapter-Edge-Mount-Solder-RF-Connector-0_062-p-976596.html

https://www.banggood.com/RP-SMA-Female-To-SMA-Male-Pigtail-Adapter-Extended-Cable-p-923312.html

FPV антенна, что это такое, как работает и какие бывают - Все о квадрокоптерах | PROFPV.RU

И так F — частота, V — вертикал, R — противовес (Radial). 

V — 1 мм БЕЗ изоляции, R — 0,5 мм в лаке.

F  —-     V     —-  R

980  —    74    —   76

1010 —   71,5  —  72

1040  —   69    —  69

1080  —   65    —  66

1120  —   63    —  68,5

1160  —   60    —  66

1200  —  58,5  —  59

Пусть вас не пугает отсутствие системы. Как я говорю, антенны настраивались приборами, откусывая от элементов лишнее. Точное повторение приведет вас точно в те же частоты. КСВ каждой антенны не хуже 1,1. 

Чуть, чуть теории: антенна называется ground plane. Это самая эффективная антенна из линейных четвертьволновых. Причина — наличие 4-х противовесов. Причем, чем их больше, тем КПД антенны увеличится. Антенна превосходит V образные и просто диполи за счет более плотной диаграммы и сплюстнутого бублика излучения (картинка ниже). Минус ее в объемности, но для меня она оказалась самой удобной для крепления на самолетах. Огромный плюс — повторяемость. Вы просто копируете размеры и все. Точно попадаете в частоту. Проверено. Диполь повторить не так просто, расстяние между центральной жилой и оплеткой в месте пайки плавает, материалл удержания формы разный (=коэффициент укорочения меняется), При креплении на корпус «уплывает» частота. Здлесь же все четко выверено, антенна в воздухе, «накосячить» негде. Вы скажете:»Два разъема = потери 0,5 дб!» и будете правы, но 0,5 Дб — это вообще ничто, да и разница в мощности по каналам гораздо больше. Так, что можно не обращать внимание. 

Смотрите про коптеры:  Как устранить основные неисправности квадрокоптеров?

FPV антенна, что это такое, как работает и какие бывают - Все о квадрокоптерах | PROFPV.RU

UPD: В этой статье речь не о том, что GP лучше диполя, хотя это действительно так, а о том, что выдержать указанные размеры очень просто. В итоге получится очень эффективная антенна на один канал без дорогих приборов. С диполем такое тоже возможно, если делать его на разъеме, но я не видел, чтобы кто-то их давал. Если необходимо, то в следующий поход в лабораторию, могу повторить все для диполя, но:

1.       Диполь симметричная антенна. Питание его кабелем – это непредсказуемая диаграмма, затекание мощности на кабель = потери.

2.       Диполь резко меняет параметры при приближении  к нему предметов, даже крепление к пене = сдвиг частоты, увеличение КСВ.

3.       Диполь работает лучше, когда он прямой, но его сопротивление тогда 70 ом, у передатчика 50 ом. Его гнут под углом не для лучших параметров, а для получения 50 ом.

В идеальных условиях диполь показывает по уровню одинаковые результаты с GP, на практике же, учитывая все перечисленные факторы, GP собранный  на коленке будет лучше диполя.

Здесь R читать как V!

FPV антенна, что это такое, как работает и какие бывают - Все о квадрокоптерах | PROFPV.RU

Здесь верно.

FPV антенна, что это такое, как работает и какие бывают - Все о квадрокоптерах | PROFPV.RU

Обратите внимание, правая антенна немного надставлена. Лишку в спешке откусили … но это ни чуть не ухудшает параметры. По прибору вернули в резонанс.

FPV антенна, что это такое, как работает и какие бывают - Все о квадрокоптерах | PROFPV.RU

Дипольные антенны и crossfire

Такие антенны нужно устанавливать так, чтобы было как можно меньше экранирования от карбоновой рамы. У антенн Crossfire на концах есть наконечники, для гонок на близком расстоянии ничего учитывать не нужно, а вот для фристайла и при полетах на дальние расстояния, нужно следить за тем, чтобы наконечники «не смотрели» на пульт управления. Ниже на фото показано расположение такой антенны.

Как произвести замену антенны пульта управления

На видео выше производится модернизация квадрокоптера Syma для увеличения дальности полета путем замены штатной антенны-проводка на внешнюю с большим dBi.

А на этом видео установка внешней антенны на пульт FrSky Taranis.

Как видите, процедура очень простая, требует только аккуратности и умения паять, от типа пульта — практически не зависит. 

Если вы только начинаете свой путь в мир радиоуправления, то смотрите статью Какой пульт управления дроном выбрать.

Как работает fpv антенна?

Так как эта тема для новичков, мы не будем углубляться в механику работы радиоволн, да и это не обязательно знать, чтобы использовать радиоуправление на дроне.
Принцип работы основан на теории резонанса, волны протекают по антенне со скоростью света. Предположим, что мы подаем на антенну импульс 5В, вначале импульса будет 5В, в середине -5В, в конце снова 5В, наглядно можете посмотреть на этой гифке:
FPV антенна, что это такое, как работает и какие бывают

Как расположить антенну на fpv очках и шлеме?

Расположение и тип антенн на шлемах и очках тоже имеет значения для качества сигнала. Если у ваших очков или шлема один приемник без разнесения, то нужно использовать антенну с круговой поляризацией. Если внутри шлема/очков два приемника или есть разнесение, то нужно использовать на одном разъеме круговую, антенну, а на другом — патч антенну.

Лучшим решением будет использование наземной станции для антенн, так ничего не будет зависеть от движений вашей головы.

Как установить антенну на квадрокоптер

Теперь вам нужно узнать, как правильно установить FPV антенну на квадрокоптер, потому что от это зависит качество сигнала.

Карбоновое волокно рамы блокирует радиоволны, в этом случае, антенны нужно ставить так, чтобы они как можно меньше экранировались рамой.

Качество антенн

Качество антенн достаточно сильно влияет на производительность сигнала, его качество. Наверняка в интернет-магазинах вы видели антенны за 30-40 долларов и рядом за 10 или меньше. Дешевые варианты обычно плохо откалиброваны и у них наименьшая чувствительность. У дорогих антенн наоборот, максимальная чувствительность и хорошая калибровка в завода.

Смотрите про коптеры:  Как правильно купить квадрокоптер с бк моторами

Ниже видео тестирования антенн с результатами. Видео на английском, но можно включить субтитры с переводом на русский.

Мощная антенна на пульт управления

Следующее решение требует умения «ткнуть паяльником» и «разобрать пульт управления дроном». Вместо штатной антенны устанавливается антенна от WiFi роутера с большим коэффициентом усиления (dBi).

Фактически, необходимо отпаять штатную антенну и на ее место впаять провод от разъема, а к нему можно крепить уже любую антенну.

Вот вариант использования самодельной Vee антенны вместе с внешним ВЧ блоком. 

Так как аппаратура радиоуправления авиамоделями и дронами работает на частоте 2.4 ГГц, то к ней прекрасно подходят антенны от WiFi, которые работают на той же частоте.

На квадрокоптере, для увеличения дальности полета, тоже не лишним будет заменить штатную антенну на имеющую большее усиление. 

Вот варианты готовых антенн и разъемов для них.

FPV антенна, что это такое, как работает и какие бывают - Все о квадрокоптерах | PROFPV.RU2.4GHz RP-SMA Male 16dBi
FPV антенна, что это такое, как работает и какие бывают - Все о квадрокоптерах | PROFPV.RUКупить:
FPV антенна, что это такое, как работает и какие бывают - Все о квадрокоптерах | PROFPV.RUCewaal Новый 2.4 ГГц
FPV антенна, что это такое, как работает и какие бывают - Все о квадрокоптерах | PROFPV.RUКупить:
FPV антенна, что это такое, как работает и какие бывают - Все о квадрокоптерах | PROFPV.RU2.4GHz 5dBi Wireless Wifi
FPV антенна, что это такое, как работает и какие бывают - Все о квадрокоптерах | PROFPV.RUКупить:
FPV антенна, что это такое, как работает и какие бывают - Все о квадрокоптерах | PROFPV.RUБесплатная доставка 2,4 ГГц
FPV антенна, что это такое, как работает и какие бывают - Все о квадрокоптерах | PROFPV.RUКупить:
FPV антенна, что это такое, как работает и какие бывают - Все о квадрокоптерах | PROFPV.RUMini RP-SMA to IPX
FPV антенна, что это такое, как работает и какие бывают - Все о квадрокоптерах | PROFPV.RUКупить:
FPV антенна, что это такое, как работает и какие бывают - Все о квадрокоптерах | PROFPV.RUУдлинитель UFL на RP
FPV антенна, что это такое, как работает и какие бывают - Все о квадрокоптерах | PROFPV.RUКупить:

Мощность передатчика

Помните ту аналогию с лампочкой? Чем мощнее передатчик будет генерировать сигнал, тем ярче будет гореть лампочка. Большинство видеопередатчиков на 200-400 mW и им не требуется дополнительное охлаждение, в то время как передатчикам на 1 W уже нужны специальные радиаторы, чтобы отводить тепло от платы, а видеопередатчики на 2 W оборудуются вентиляторами для обдува. На сегодня, радиаторы ставятся на видеопередатчики от 600 mW.

Чем больше мощности, тем больше будет различных радиошумов, так как вся электроника на дроне не экранирована. Еще одной особенностью будет то, что если вы увеличите мощность передатчика, от этого не увеличится расстояние, на которое сможет пробить сигнал этот видеопередатчик. Для увеличения расстояния, требуется более энергозатратное и мощное устройство, чем рядовой видеопередатчик.

Нужна ли антенна для работы квадрокоптера?

Сейчас некоторые подумают — что за глупый вопрос? Возник этот вопрос вот почему: опытные пилоты наверняка замечали, что если включить передатчики без антенн, они все равно будут ловить сигнал, но слабенький. Происходит это потому, что у передатчиков есть SMA или любой другой разъем, он металлический и начинает работать в качестве антенны.

Патч антенна на 5.8 ггц своими руками — сделай сам

Внесу «5 копеек» по поводу панельных антенн на 5.8 ГГц от китайцев (те самые, которые стоят около 10$, для которых заявляют усиление 11 дБи). Вот ее внешний вид:

panel1.JPG

Вот внутренности :)

panel2.jpg

Корпус неразборный, пришлось применить небольшую силу — очень интересно что там у нее внутри.

Обратите внимание на латунный лепесток, к которому припаяна центральная жила кабеля. При повороте антенны вокруг своей оси, а потом еще на 90 градусов, этот лепесток сам прижимается к экрану и.. антенна перестает работать :)

panel3.jpg

Хотя я сомневаюсь, что эта антенна вообще работает — ну т.е. как гвоздь она работает точно, не хуже наверно чем тот патч, изготовленный по ЛУТ.

Подложил под лепесток кусочек диэлектрика от коаксиала, чтобы он не коротил на экран — вроде стала излучать. Но вот самодельный «билуп» излучает гораздо веселее по показаниям индикатора поля и лампочкотестера.

Сообщение отредактировал pento: 17 Апрель 2020 — 09:02

§

Да ничего не получл. :D  Пусть сначала сделает, а мы померяем :rolleyes:  А на фото самый обыкновенный лазерный гравер средней точности.

Эмм простите что на ты, буду теперь всем выкать :D  особенно иностранцам. Куда нам, мы же не великие…

Ладно ладно, мы тоже не великие можно и на ты, но в нормальном контексте. А то сказочником обзывают. Я делал линейку для института метрологии с ценой деления 10 микрон. Получилась с 3 го раза, не учел колебания температур. Но потом все получилось, так что точность там достаточная. Аппарат вышел в 65к зелени, это не гравер средней точности, а очень универсальная махина с 3,5 метровой рамой и весом 4т. Делалась под заказ по ТЗ.

Расположение и установка антенн видеопередатчика 5.8 ghz квадрокоптера

Правильно установленная антенна видеопередатчика обеспечит оптимальный сигнал. Антенна видеопередатчика должна быть установлена ​​перпендикулярно направлению камеры. Таким образом, он всегда будет направлен вверх, когда дрон летит вперед.

Это касается и самолетов с неподвижным крылом. Это идеальный угол для установки антенн как с линейной, так и с круговой поляризацией. В идеале следует использовать антенну CP, такую ​​как Lumeneir AXII. Если использовать более дорогие варианты антенн, то будет обеспечена максимальная производительность.

Смотрите про коптеры:  Пилотирование (пилотаж) радиоуправляемых авиамоделей | Авиамодели своими руками - Моделирование, радиоуправляемые модели, пилотаж, запасные части

Что касается размещения антенны VTX на дроне, ее следует располагать как можно дальше от рамы. В идеале антенна должна находиться в таком положении, чтобы между ней и антеннами на вашем шлеме или очках можно было провести воображаемую линию, при этом рама дрона не будет блокировать ее. Лучшее решение для этого — установить антенну под углом в ​​задней части квадрокоптера.

Важно хорошо закрепить антенну, чтобы в случае краша (аварии) антенна не сломала разъем видеопередатчика, так как крепление там жесткое.

Если собираетесь участвовать в гонках, то лучше использовать короткую антенну, которую сложнее повредить. Так как вы не будете далеко летать, то особого снижения качества видео не будет. Другое дело фристайл или полеты на дальние расстояния, тут нужна антенна более длинная.

Расположение и установка антенн приемника 2.4 ghz квадрокоптера

У большинства приемников 2.4 GHz используются две линейные антенны. В идеале они должны устанавливаться под прямым углом 90° друг к другу.

Самый популярный способ крепления — это использовать пластиковые стяжки, как показано на фото ниже. Не менее популярным местом будет и расположение антенн со второго фото, когда антенны располагаются буквой V на хвосте дрона.

Для второго способа можно купить специальное крепление для антенн, либо распечатать модельку на 3D принтере. По нашим наблюдениям, со вторым способом помехи возникают реже.

Строение fpv антенны

Каждая FPV антенна, независимо от внешнего вида, имеет одинаковый набор компонентов:

Проводящий элемент

Формирует осциллирующий электрический сигнал и «передает» его в эфир в виде радиоволн. Каждая антенна имеет хотя бы один элемент. Некоторые могут иметь несколько элементов.

Земля/основание

Этот компонент делают металлическим, он соединен с квадрокоптером посредством коннектора, также, при правильном позиционировании, усиливает сигнал, который передается до/от квадрокоптера. Основание нужно располагать так, чтобы оно было параллельно земле.

Структура

В качестве материала пластик или акрил, не проводящий материал, служит для опоры проводящих элементов.

Коаксил

Коаксиальный кабель представляет собой специальный тип защитного провода, который может передавать электрические сигналы от одной точки к другой без излучения радиосигнала.

Коннектор

Коннектор это то, чем соединяется антенна к плате или передатчику на дроне. Служит проводящим элементом.

Усилитель-отражатель на антенну

Начнем с самого простого решения — установка пассивного усилителя-отражателей на антенну. 

Чертежи можно взять в статье Усилитель для антенны квадрокоптера. 

Не смотря на простое изготовление и весьма несерьезный вид, такой пассивный усилитель сигнала позволяет увеличить дальность полета квадрокоптера в 0.5-2 раза. В статье по ссылке выше есть видео положительный тестирования такого девайса с коллекторным квадрокоптером, из своего опыта скажу, что эта штука действительно работает и дальность полета увеличивается.

На видео выше производится тест параболического отражателя, дальность полета дрона с ним увеличилась на 30%. У других тестеров дальность полета увеличивается до 2-х раз, тут все зависит от загаженности эфира в месте полета.

Такой способ усилить сигнал работает с любыми передатчиками, не только произведенными фирмой DJI.

Если нет желания «рукожопить» параболический усилитель-отражатель, то можно купить уже готовые варианты усилителей сигнала.

FPV антенна, что это такое, как работает и какие бывают - Все о квадрокоптерах | PROFPV.RUTransmitter Antenna Signal Enhancement
FPV антенна, что это такое, как работает и какие бывают - Все о квадрокоптерах | PROFPV.RUКупить:
FPV антенна, что это такое, как работает и какие бывают - Все о квадрокоптерах | PROFPV.RUPhantom 3 S/SE дистанционного
FPV антенна, что это такое, как работает и какие бывают - Все о квадрокоптерах | PROFPV.RUКупить:
FPV антенна, что это такое, как работает и какие бывают - Все о квадрокоптерах | PROFPV.RUBlack Mirror Plate Foldable
FPV антенна, что это такое, как работает и какие бывают - Все о квадрокоптерах | PROFPV.RUКупить:
FPV антенна, что это такое, как работает и какие бывают - Все о квадрокоптерах | PROFPV.RUПульт дистанционного управления усилитель
FPV антенна, что это такое, как работает и какие бывают - Все о квадрокоптерах | PROFPV.RUКупить:

Установка бустера на пульт управления дроном

 На видео выше делается проверка дальности радиоуправления с мощной антенной, а так же усилителями (бустерами) на 1 и 2 Ватта.

Стоит учитывать то, что со штатной антенной дальность радиоуправления на аппаратуре с видео составляет 900-1100 метров!

Как видите, использование бустера очень сильно увеличивает дальность управления вашим дроном!

А использование бустера и направленной антенны на 2.4 ГГц позволяет улетать на 65 км и вернуться!

Обычно такие дальние полеты выполняются на авиамоделях, тк они тратят меньше энергии на поддержание полета, но квадрокоптеры тоже могут летать далеко.

Ссылки на бустеры для пультов квадрокоптеров смотрите ниже

FPV антенна, что это такое, как работает и какие бывают - Все о квадрокоптерах | PROFPV.RU2.4G 2W Radio Signal
FPV антенна, что это такое, как работает и какие бывают - Все о квадрокоптерах | PROFPV.RUКупить:
FPV антенна, что это такое, как работает и какие бывают - Все о квадрокоптерах | PROFPV.RUDJI Phantom запасных частей
FPV антенна, что это такое, как работает и какие бывают - Все о квадрокоптерах | PROFPV.RUКупить:
FPV антенна, что это такое, как работает и какие бывают - Все о квадрокоптерах | PROFPV.RUTurbowing RY-2.4 2.4G Radio
FPV антенна, что это такое, как работает и какие бывают - Все о квадрокоптерах | PROFPV.RUКупить:
FPV антенна, что это такое, как работает и какие бывают - Все о квадрокоптерах | PROFPV.RUОригинальный turbowing ry 2.4
FPV антенна, что это такое, как работает и какие бывают - Все о квадрокоптерах | PROFPV.RUКупить:

Заключение

Надеемся, вы пополнили багаж своих знаний и теперь будете знать какие антенны где применять, как их располагать и почему не стоит покупать самые дешевые антенны.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock
detector