Линейная поляризация и круговая, какая антенна лучше для квадрокоптера – Все о квадрокоптерах | PROFPV.RU

Антенна vee

Изготовил небольшую платку типа такой

Линейная поляризация и круговая, какая антенна лучше для квадрокоптера - Все о квадрокоптерах | PROFPV.RU

и сделал антенну Vee.

Для справки, жилу брал от какого то телевизионного кабеля китайского, 1мм, сталь обмеднённая.
Рассчитывал так:
300000 (скорость радиоволн в вакууме) / 1280 (частота моего канала) * 0,955 (коэф укорочения из за толщины) * 0,96 (коэф деградации из за угла 120 градусов) / 4
В результате получил длину уса = 53,71875mm, сделал по штангелю 53,72
Далее видео.

Шкала прибора от -20 до ноля! Чем правее стрелка тем лучше!

UPDATE:
Сегодня 13.09.2023 не смотря на сильный ветер утром сделал вылет с новой антенной. В такой ветер сложно улететь далеко на батарее 5000, однако 11 километров достиг. Сперва показалось что особой разницы я не вижу… Дома, просматривая видео показалось что Vee лучше. Выкладываю видео на ваш суд. Разрешение сохранено то, которое у писалки.

Ютуб всё портит, ща подоспеет HD вариант, там лучше видно

Как обычно ваш Plohish
Отвечу на все сопутствующие вопросы, удачи!
все мои статьи: http://www.radiocopter.ru/55187/blogs/user_feed/55187/

§

Изготовил небольшую платку типа такой

Линейная поляризация и круговая, какая антенна лучше для квадрокоптера - Все о квадрокоптерах | PROFPV.RU

и сделал антенну Vee.

Для справки, жилу брал от какого то телевизионного кабеля китайского, 1мм, сталь обмеднённая.
Рассчитывал так:
300000 (скорость радиоволн в вакууме) / 1280 (частота моего канала) * 0,955 (коэф укорочения из за толщины) * 0,96 (коэф деградации из за угла 120 градусов) / 4
В результате получил длину уса = 53,71875mm, сделал по штангелю 53,72
Далее видео.

Шкала прибора от -20 до ноля! Чем правее стрелка тем лучше!

UPDATE:
Сегодня 13.09.2023 не смотря на сильный ветер утром сделал вылет с новой антенной. В такой ветер сложно улететь далеко на батарее 5000, однако 11 километров достиг. Сперва показалось что особой разницы я не вижу… Дома, просматривая видео показалось что Vee лучше. Выкладываю видео на ваш суд. Разрешение сохранено то, которое у писалки.

Ютуб всё портит, ща подоспеет HD вариант, там лучше видно

Как обычно ваш Plohish
Отвечу на все сопутствующие вопросы, удачи!
все мои статьи: http://www.radiocopter.ru/55187/blogs/user_feed/55187/

§

Изготовил небольшую платку типа такой

Линейная поляризация и круговая, какая антенна лучше для квадрокоптера - Все о квадрокоптерах | PROFPV.RU

и сделал антенну Vee.

Для справки, жилу брал от какого то телевизионного кабеля китайского, 1мм, сталь обмеднённая.
Рассчитывал так:
300000 (скорость радиоволн в вакууме) / 1280 (частота моего канала) * 0,955 (коэф укорочения из за толщины) * 0,96 (коэф деградации из за угла 120 градусов) / 4
В результате получил длину уса = 53,71875mm, сделал по штангелю 53,72
Далее видео.

Шкала прибора от -20 до ноля! Чем правее стрелка тем лучше!

UPDATE:
Сегодня 13.09.2023 не смотря на сильный ветер утром сделал вылет с новой антенной. В такой ветер сложно улететь далеко на батарее 5000, однако 11 километров достиг. Сперва показалось что особой разницы я не вижу… Дома, просматривая видео показалось что Vee лучше. Выкладываю видео на ваш суд. Разрешение сохранено то, которое у писалки.

Ютуб всё портит, ща подоспеет HD вариант, там лучше видно

Как обычно ваш Plohish
Отвечу на все сопутствующие вопросы, удачи!
все мои статьи: http://www.radiocopter.ru/55187/blogs/user_feed/55187/

Онлайн расчет антенны харченко (зигзагообразной) – 3g-aerial

 bi-quad calculatorПредставляю вашему вниманию обновленный калькулятор антенны Харченко. Антенна смоделирована в программе HFSS и оптимизирована для Wi-Fi и 3G диапазонов. (HFSS MAA)-модели антенны можно скачать с нашего сайта.  Диаметр провода соответствует стандартному набору сечений провода электропроводки. Без существенных изменений характеристик антенны можно применить ближайший имеющийся в наличии. Форма рамок скругленная на изгибах, что позволяет добиться максимально широкой полосы пропускания и облегчает изготовление антенны. В отличии от Bi-Quad Тревори Маршалла рефлектор не имеет бортиков. Подробнее о возможных вариантах конструкции читайте в соответствующей статье. Если кто-то сюда попал в поиске расчета антенны Харченко для цифрового телевидения (DVB-T2), то имейте ввиду, что такая «цифровая» антенна не требует расчета и описана другой статье. Хотя, если вы просто хотите рассчитать 75-омную антенну для определенной частоты ДМВ диапазона, то данный калькулятор позволяет это сделать.

Боковые стойки изготавливаются из металлических болтов или шпилек М2-М8 в зависимости от диаметра провода и крепятся к рефлектору и вибратору посредством гаек и шайб. Поскольку в точках крепления находятся узлы напряжения, так называемые точки нулевого потенциала, то по стойкам токи не текут. Поэтому металлические стойки могут быть и диэлектрическими, не имеет значения. На частотах выше 2 ГГц диэлектрические стойки более предпочтительны. Размеры даны по центральным осям провода, размер D – от оси провода (плоскости вибратора) до поверхности рефлектора. Размер R – радиус скругления провода. Важна точность общей длины провода (при этом периметры каждого квадрата должны быть одинаковыми), а также расстояния D, размеры W и H допускают некоторое округление размеров. Радиус R не критичен и примерно одинаков по всем точкам изгиба. Промежуток между проводами в месте подключения минимально возможный. Антенна подключается 50-омным либо 75-омным коаксиальным кабелем. (КСВ < 2). Расчетный коэффициент усиления не менее 10 dBi. Рефлектор цельнометаллический, но возможно использование сетчатого рефлектора, как на схеме. Параметры такого рефлектора можно определить воспользовавшись онлайн калькулятором рефлектора из металлической сетки. Поляризация антенны, при расположении ее как на схеме, – вертикальная. При горизонтальной поляризации разверните целиком все полотно на 90°.

Схематическое изображение антенны:

Расчет зигзагообразной антенны Харченкоантенна биквадрат расчетЛинейная поляризация и круговая, какая антенна лучше для квадрокоптера - Все о квадрокоптерах | PROFPV.RU

Калькулятор обновлен  02.06.2020. При повторных расчетах не забудьте обновить кэш браузера.

© 2023 – 2020 Valery Kustarev
Ограничения и особенности расчетов антенн

Расчет, аналогичный этому калькулятору, есть в андроид приложении Cantennator, доступном на Google play. Вы его можете загрузить на свое мобильное устройство, нажав на QR-код ниже или отсканировав его. Не забудьте оценить приложение…google play badge

Для симметрирования и отсечки тока питающий фидер необходимо завести через точку нулевого потенциала (возле стойки) и проложить по одной из рамок. Оплетка припаивается к тому плечу, по которому проходит фидер, центральная жила к противоположномуподключение фидера к антенне Харченкоподключение антенны ХарченкоЛинейная поляризация и круговая, какая антенна лучше для квадрокоптера - Все о квадрокоптерах | PROFPV.RUЕсли на частотах ДМВ по антенной рамке можно проложить непосредственно фидер снижения, например распространенный RG6, то на СВЧ, это сделать нельзя. Необходимо использовать на обоих сторонах фидера пигтейлы из тонкого коаксиального кабеля, например RG178, RG316 для 50-и омной антенны или RG179 для 75-и омной. Однако для уменьшения затухания сигнала в качестве магистрального фидера снижения нужен именно толстый коаксиал.

Проволоку для рамок на низкочастотных диапазонах можно заменить металлической пластиной с шириной равной расчетному диаметру провода. При этом длина пути по центру пластины должна быть равна длине провода из калькулятора.зигзаг Харченко

В диапазоне 2100 Мгц (3G UMTS) при настройке на центральную частоту 2045 Мгц антенна, в отличии от Double Bi-Quad, имеет достаточно широкую полосу пропускания при КСВ < 2 и хотя также не захватывает как исходящий так и входящий каналы, однако, если не страдать перфекционизмом, вполне может быть использована, хотя в этом случае лучше стоит обратить внимание на более удачные конструкции, например на “Гнутик” или панельную широкополосную антенну “Сдвоенный квадроэллипс” с высоким усилением, либо использовать усовершенствованную конструкцию антенны Харченко, оптимизированную специально для этого диапазона. Список таких оптимизированных конструкций для большинства диапазонов собран в конце статьи. Кроме того можно использовать широкополосную конструкцию антенны Харченко с балуном на диапазоны 1800 2100 МГц.

.полоса пропускания антенны Харченко 2100 МГцДиапазон Wi-Fi без труда и с запасом вкладывается в полосу пропускания антенны:антенна Харченко 2400 полоса пропусканияДиапазон Wi-Fi без труда и с запасом вкладывается в полосу пропускания антенны:Линейная поляризация и круговая, какая антенна лучше для квадрокоптера - Все о квадрокоптерах | PROFPV.RU


Довольно часто в этих ваших интернетах можно встретить случаи, когда данную антенну называют “двойной квадрат” или биквадрат. Это неправильно, друзья! Пошло это от дословного перевода названия антенны BiQuad с английского и от незнания наших собственных традиций. Дело в том, что двойной и тройной квадрат – давно известные у наших радиолюбителей, но принципиально другие конструкции, в англоязычной литературе носящие название “2(3)-element Quad“. А эта антенна у нас всегда носила название зигзаг Харченко, в честь автора конструкции, который и изобрел ее в 1958 г. Кроме того, К.П.Харченко предложил и теоретически обосновал прокладывание фидера через точку нулевого потенциала вдоль одного из плеч рамки в целях симметрирования. На Западе этот способ неизвестен, поэтому к примеру в конструкции Тревори Маршалла антенна подключается просто на прямую. “Подключим не глядя”, ну а что взять с профессора медицины? Подробно об антенне и обосновании питания антенны через точку нулевого потенциала можно прочитать в авторской книге Харченко К.П. “Антенны УКВ” 1969 г, которую можно скачать у нас на сайте.


У постоянных пользователей этого калькулятора появились вопросы. Объяснение большинству из них даем ниже в форме диалога:

  • -Вижу что у Вас на сайте обновился калькулятор для расчета антенн Харченко для Wi-Fi. Хочется изготовить ее и испытать на деле, но появились некоторые неточности. Раньше в калькуляторе была указана точная длина стороны квадрата и равнялась она примерно 30,5мм. То есть нужно было просто взять кусок проволоки, поставить метки через каждые 30,5мм и потом по них согнуть? И если измерять готовую антенну с помощью штангенциркуля – то 30,5мм должно быть по внешним поверхностям сторон квадрата, по внутренним или по самому центру проволоки? Сейчас же длина стороны квадрата совсем не указана. Есть только общая длина проволоки. Почему изменился расчет? Для каких целей делался этот новый вариант?
  • -Для начала обращу ваше внимание, что калькулятор не сам рассчитывает антенну, а просто масштабирует ее размеры по частоте. Большинство проволочных антенн позволяют сделать такое масштабирование. Но в своей основе он должен содержать базовую модель, рассчитанную в каком-либо антенном симуляторе. Мы уже не первый раз усовершенствуем калькулятор, первый вариант вообще не имел базовой модели, был основан на простых формулах и был скопирован с западного калькулятора. Его копии с нашего сайта можно найти и сейчас. Например: moyteremok.ru/calc-antenna-bikvadrat.htmlкалькулятор антенны харченкоЭтот калькулятор (и множество его клонов в сети, например вот этот) неверен. Там просто рассчитывается сторона квадрата в четверть длины волны и затем укорачивается на коэффициент 0.97. Это грубая техническая ошибка. Электрический полуволновой диполь действительно короче длины полуволны в свободном пространстве. В нашем случае длина рамки наоборот больше длины волны.
  • -Вторая версия (предыдущая), была основана на модели для антенного симулятора MMANA-GAL. Программа и сейчас популярна у олдфагов, поскольку бесплатна и имеет русскоязычный интерфейс. В этой программе провод представляется в виде прямой бесконечно тонкой линии, поэтому все размеры даются не по краям, а по оси провода. Реальный диаметр провода конечно учитывается, но уже вторично, кроме того программа имеет ряд ограничений в расчетах. Эти ограничения легко удовлетворяются на метровых волнах. На СВЧ их обойти очень трудно. В частности MMANA неправильно учитывает промежуток в месте подключения. Из модели MMANA следует, что величина этого промежутка влияет на входной импеданс антенны. Однако, поскольку в точке подключения не соблюдаются основные ограничения вычислительного ядра NEC, этот вывод на самом деле абсолютно неверен. Изгибов провода программа не моделирует в принципе, только изломы. А поскольку изогнуть провод, особенно толстый, строго под 90 градусов невозможно, на изгибах набегает дополнительная длина провода, которую базовая модель не учитывает. Правильно рассчитать этот набег длины не зная реальный радиус изгиба невозможно. А на СВЧ очень важна именно реальная общая длина рамки с правильным учетом изгибов, а не длина ее стороны. От этой длины зависит резонанс рамки, т.е. точка по частоте, где реактивная составляющая ее импеданса обращается в нуль. Кроме того плавный изгиб провода несколько расширяет полосу пропускания антенны, что часто имеет важное значение. По этой причине было принято решение заменить калькулятор.
  • -В настоящее время стандартом для расчета СВЧ антенн является использование программных пакетов CST STUDIO или ANSYS HFSS. Они лишены недостатков присущих MMANA, поэтому расчет в них наиболее точен. Последний вариант калькулятора основан на модели HFSS и является более точным чем предыдущий. Для точного расчета длины провода радиус изгиба задан фиксированным. Изгибать надо именно по направляющим диаметром 14 мм (точнее – 13,6 мм). Но! Какой то одной, однозначно “правильной” модели с “правильными” размерами не существует в принципе. Рабочих моделей с разными размерами – бесконечное множество. Поэтому вопрос “почему там и там отличаются размеры?” не имеет смысла. Подробнее здесь. Под калькулятором есть ссылки на другие рабочие оптимизированные модели, в том числе для Wi-Fi.
  • -Большое спасибо за ответ. Я все понял. Значит буду собирать ваш вариант антенны. Я думал согнуть провод на весу с помощью предмета диаметром 14мм. и потом готовую рамку прикрепить к рефлектору на стойку из диэлектрика большого диаметра (для устойчивости). Но я не знаю, как в этом случае максимально точно согнуть провод? Ну и углы, на сколько я понял, все должны быть четко по 90 градусов, а у меня с первого раза это не получилось.
  • -Четко 90 градусов – это не принципиально, этого даже в модели нет. Нужно просто по возможности близко соблюсти основные размеры по калькулятору и согнуть максимально симметрично, “красиво”. Точность радиуса изгиба тоже не принципиальна. Принципиально важна только точность длины провода и расстояния рамка/рефлектор. От этого зависит входной импеданс антенны. Небольшая неточность формы не приводит ни к каким заметным отклонениям. Вам нужно отмерить общую длину провода, разделить ее на 8 частей (приблизительная длина каждой части – длина сторон рамки qs1 или qs2 по чертежу, которые мы добавили в калькулятор). Затем согнуть проволоку по оправкам 13,6 мм в этих точках. Получившуюся рамку растянуть/сжать под размеры W и H.

P.S: Указанный в последнем пункте диалога алгоритм изгиба провода достаточно легко применить на частотах СВЧ. На ДМВ, с толстым проводом, это сделать трудновато. В таком случае, можно изготовить шаблон с направляющими, координаты и диаметр которых выдает калькулятор и по ним согнуть провод. Но первым действием нужно сначала отмерить расчетную длину провода. Если у вас будут неточности в шаблоне и после изгиба провода “концы не сойдутся”, вы можете подкорректировать профиль рамки чтобы необходимая длина провода в любом случае сохранилась.


Подобные упрощенные калькуляторы:

Эти калькуляторы основаны на моделях 4NEC2. Все недостатки вычислительного ядра NEC, о которых шла речь выше, присущи и этой программе.


Полезные ссылки:


Оптимизированные конструкции зигзага Харченко для отдельных диапазонов с рефлектором в виде короба, который закрывается радиопрозрачной пластиковой крышкой:

  1. Антенна Харченко 435 ±5 MHz, 11.4 dBi @ 50Ω
  2. Антенна Харченко LTE-800 790-890 MHz, 75 Ohm, 11.5-11.7 dBi
  3. Антенна Харченко GSM-900 890-960 MHz, 50 Ohm, 11.7 dBi
  4. Антенна Харченко GSM/LTE-1800 1710-1880 MHz, 50 Ohm, 11.7 dBi
  5. Антенна Харченко UMTS-2100 1920-2170 MHz, 50 Ohm, 11.4-11.8 dBi
  6. Антенна Харченко 50Ω, WiFi-2440 MHz, 11.4 dBi
  7. Антенна Харченко LTE-2600 PCB FR4 Dish, 75 Ohm, 10.2-10.7 dBi
  8. BiQuad Coax Balun – Исследование лияния коаксиального балуна, проложенного вдоль плеча антенны на характеристики зигзага Харченко

Реализация для частоты 2.43 ггц (aka s-band, ism band, 13 cm amateur band)

l = (0.3/2.43) = 0.1234567 m  (12.34 cm)            (3)

Диаметр витка (D) = (l/pi) = 39.3 mm         (4)

Стандартная канализационная пластиковая труба с внешним диаметром 40 мм является для нас превосходным решением и легкодоступна в магазинах “Сделай сам” или у любого сантехника 🙂 Спираль может быть намотана из стандартного медного провода, который применяется в домашнем хозяйстве для цепей 220 В переменного тока.

D = 42 mm, C = 42*pi = 132 mm (which is 1.07 l)    (5)

d = 0.25C = 0.25*132 = 33 mm                       (6)

Для дистанций от 100 м до 2.5 км в пределах прямой видимости, 12 витков (N = 12) достаточно. Следовательно, длина трубы будет около 40 см (3.24 l). Обмотайте провод вокруг трубы и приклейте его поливинилхлоридным или любым другим, содержащим тетрагидрофуран (THF), клеем. Это даст очень прочную намотку вокруг трубы, как показано на рисунке 1 ниже.

Изготовление антенны клевер. Статья писалась для того что бы люди могли повторить антенну. Так что просьба не оценивать. —
 Паркфлаер
Рисунок 1. Использованные материалы с размерами.

Сопротивление антенны:

Z = 140 * (C/l) = 140*{(42*pi)/123.4} = 150 Ом      (7)

требует соответствия сети для использования стандартного 50 Ом UHF/SHF коаксиала и коннекторов.

Обычно используется заглушка в 1/4 волны с сопротивлением (Zs)

Zs = sqrt(Z1*Z2) = sqrt(50*150) = 87 Ом               (8)

Из-за спиральной конструкции это соответствует 1/4 витка. Однако, с точки зрения механики, учитывая то, что необходимо позаботиться о водонепроницаемости, если антенна используется на открытом воздухе, есть более предпочтительные методы достижения сопротивления спиралью сопротивления в 50 Ом.

Первой мыслью было эмпирически увеличить d для первого и второго витка и добиться нужного значения методом проб и ошибок, измеряя результат при помощи направленного блока сопряжения и генератора сигнала. После недолгих поисков в интернете были надены спирали, которые согласовывались таким способом, но неожиданно был найдена страница Джейсона Хеккера (Jason Hecker).

Он действительно использовал элегантное решение согласования, используя медную лопатку в соответствии с ARRL Handbook. Так что вся хвала – ARRL и Джейсону, для антенны были использованы его размеры. Честно говоря, эта страница практически копирует его страницу, за исключением того, что спираль намотана в противоположном направлении :)).

Изготовление антенны клевер. Статья писалась для того что бы люди могли повторить антенну. Так что просьба не оценивать. —
 Паркфлаер
Рисунки 2a и 2b. Идея, размеры и монтаж согласователя. Гипотенуза треугольника должна быть продолжением провода.

Теперь необходимо припаять согласователь к спирали, приклеить их и приготовиться к соединению с колпачком, как показано на Рис. 3.

Изготовление антенны клевер. Статья писалась для того что бы люди могли повторить антенну. Так что просьба не оценивать. —
 Паркфлаер
Рисунок 3. Почти законченная спиральная антенна.

Готово! (Рис. 4)

Изготовление антенны клевер. Статья писалась для того что бы люди могли повторить антенну. Так что просьба не оценивать. —
 Паркфлаер
Рисунок 4. Законченная 12тивитковая 2.4 ГГц спиральная антенна, G = 17.5 dBi или 13.4 dBi (соответственно по Краусу или Эмерсону).

Характеристики антенны были измерены. Результаты – на Рис. 5a и 5b:

Изготовление антенны клевер. Статья писалась для того что бы люди могли повторить антенну. Так что просьба не оценивать. —
 Паркфлаер
Рисунок 5a. Потери на отражении (dB) от 2300 до 2500 МГцИзготовление антенны клевер. Статья писалась для того что бы люди могли повторить антенну. Так что просьба не оценивать. —
 Паркфлаер
Рисунок 5a. Потери на отражении (dB) от 2300 до 2500 МГцЛинейная поляризация и круговая, какая антенна лучше для квадрокоптера - Все о квадрокоптерах | PROFPV.RU

Рисунок 5a. Потери на отражении (dB) от 2300 до 2500 МГц

Рисунок 5b. Диаграмма Смита 2300-2500 МГцИзготовление антенны клевер. Статья писалась для того что бы люди могли повторить антенну. Так что просьба не оценивать. —
 Паркфлаер
Рисунок 6a Установка для измеренияИзготовление антенны клевер. Статья писалась для того что бы люди могли повторить антенну. Так что просьба не оценивать. —
 Паркфлаер
Рисунок 6a Установка для измеренияЛинейная поляризация и круговая, какая антенна лучше для квадрокоптера - Все о квадрокоптерах | PROFPV.RU

Рисунок 6a Установка для измерения

Рисунок 6b “Спиральная антенна за час” и анализатор Rohde & Schwarz

И наконец, спиральная антенна в действии…

Изготовление антенны клевер. Статья писалась для того что бы люди могли повторить антенну. Так что просьба не оценивать. —
 Паркфлаер
Рисунок 7a Излучает на мой LAP (Local Access Point 😉Изготовление антенны клевер. Статья писалась для того что бы люди могли повторить антенну. Так что просьба не оценивать. —
 Паркфлаер
Рисунок 7a Излучает на мой LAP (Local Access Point 😉Линейная поляризация и круговая, какая антенна лучше для квадрокоптера - Все о квадрокоптерах | PROFPV.RU

Рисунок 7a Излучает на мой LAP (Local Access Point 😉

Рисунок 7b Вид снизу

Смотрите про коптеры:  Робот пылесос редмонд 640s отзывы
Оцените статью
Радиокоптер.ру
Добавить комментарий