Антенны – одна из тех вещей, которые легко упускаются из виду FPV-шниками. Ваша машина хороша только настолько, насколько хороши ваши шины. Антенны FPV собирают видеосигналы, генерируемые VTX, и передают их по беспроводной связи, где другая антенна, расположенная на приемнике, собирает этот видеосигнал, обрабатывает его и отображает на наших очках. Все это происходит менее чем за 40 мс, для сравнения, обычному человеку требуется 100-150 мс (1/10 секунды), чтобы моргнуть.
FPV-антенны играют важную роль в получении качественного видеосигнала, что означает отсутствие статического электричества и уменьшение шума и помех, отображаемых на наших очках.
Даже если у вас есть дорогой полетный контроллер, ESC и дорогой VTX, качество видео может быть ужасным с дешевой антенной, независимо от используемой FPV-камеры.
Важно не только качественная антенна, но и конфигурация используемых антенн. В этой статье мы попробуем выяснить, из чего состоит хорошая FPV-антенна.
КАК РАБОТАЕТ АНТЕННА?
Прежде чем перейти к вопросу о том, что делает антенну хорошей, давайте рассмотрим, как работает антенна. Любая беспроводная связь должна иметь антенну-передатчик и антенну-приемник. В наших смартфонах Wi-Fi, Bluetooth и т.д. есть антенна-передатчик и антенна-приемник.
В FPV нет разницы между антенной передатчика и антенной приемника. Но тип, используемый на передатчике и приемнике, имеет значение.
Антенны передатчика принимают видеосигналы, в нашем случае, и преобразуют этот электрический сигнал в электромагнитное излучение, известное как радиоволны. Антенны выполняют работу по преобразованию электрических сигналов в электромагнитное излучение, совершая колебания вперед-назад.
Этот передаваемый сигнал интерпретируется приемной антенной, которая преобразует радиоволны обратно в электрические сигналы. Таким образом, антенна FPV оказывает непосредственное влияние на эффективность передачи видео.
ФАКТОРЫ, КОТОРЫЕ НЕОБХОДИМО УЧИТЫВАТЬ
Ниже перечислены некоторые характеристики, которые следует иметь в виду при покупке идеальной антенны для FPV
ТИПЫ АНТЕНН FPV
Существует 2 основных типа антенн – всенаправленные и двунаправленные. Хотя принцип их работы довольно схож, но способ передачи сигнала сильно различается.
Направленные антенны передают радиоволны в очень узком луче, обычно 120° или менее. Поэтому если передающая антенна не находится в зоне приема 120°, то приемная антенна не получает никаких сигналов, и вы теряете видеосигнал, больше похожий на сфокусированный луч фонарика.
С другой стороны, всенаправленные антенны в идеале передают сигнал на 360°, то есть независимо от того, где и в какой ориентации расположена передающая антенна, приемная антенна всегда получает часть видеосигнала, чего иногда достаточно, чтобы вывести квадрокоптер из затруднительного положения, скорее как лампочка, излучающая во всех направлениях.
Существует несколько типов направленных антенн – патч-антенна, спиральная антенна и другие. В приемнике с разнесенной антенной обычно используется одна направленная антенна, например, патч-антенна, и одна всенаправленная антенна, чтобы получить лучшее из двух миров.
Спиральная антенна в основном используется для дальних квадрокоптеров, где ориентация передающей антенны не сильно меняется по отношению к приемной антенне.
Патч-антенны, с другой стороны, используются для приема сигналов, когда квадрокоптер находится перед вами и в пределах полосы пропускания 120°.
ТИПЫ ПОЛЯРИЗАЦИИ
Линейные антенны передают волны в одной плоскости, т.е. либо по горизонтальной, либо по вертикальной оси. Они обладают концентрированным излучением и, следовательно, имеют большую дальность действия. Но в этой повышенной дальности есть подвох: антенна квадрокоптера и приемник должны быть более или менее ориентированы друг на друга.
При потере ориентации теряется передача изображения/видео. Они подходят для установки на больших расстояниях, так как ориентация квадрокоптера относительно приемных антенн существенно не меняется.
Кругополяризованные антенны передают волны в двух плоскостях, т.е. в горизонтальной и вертикальной одновременно. Это приводит к небольшой потере мощности передачи и, следовательно, к уменьшению дальности действия.
Нам не нужно беспокоиться об ориентации, так как приемник продолжает получать часть видео независимо от ориентации квадрокоптера. Если вы планируете участвовать в гонках, квадрокоптер будет довольно часто менять свою ориентацию. Следовательно:
Всенаправленные антенны = исключительное качество изображения при полетах на близком расстоянии
Двунаправленные антенны = дальний полет
LHCP VS RHCP – КРУГОВАЯ ПОЛЯРИЗАЦИЯ
LHCP означает левостороннюю круговую поляризацию, а RHCP – правостороннюю круговую поляризацию. LHCP и RHCP относятся к направлению вращения волны. Если при взгляде сзади волна повернута вправо, то волна имеет правостороннюю круговую поляризацию. Аналогично, если волна повернута влево, она называется левосторонней циркулярной поляризацией.
Кроме того, как вращается волна, антенна не имеет других различий. Но как правило, я бы рекомендовал приобрести антенну RHCP по той единственной причине, что большинство пилотов используют антенны RHCP, а наблюдать за ними на соревнованиях было бы круто.
ЧАСТОТА
Частота – один из наиболее важных аспектов, который необходимо учитывать на начальном этапе поиска подходящей антенны. Каждая антенна настроена на работу с определенным диапазоном частот. Так, антенна 2,4 ГГц не будет хорошо работать с установкой 5,8 ГГц и наоборот.
Также всенаправленные антенны доступны только для 5,8 ГГц и не доступны для более низких частот, таких как 2,4 ГГц или 1,2 ГГц, обычно используемых для дальнего FPV. Почему, спросите вы? Квадрокоптеры с большой дальностью полета обычно летают на расстоянии 10+ км, и поскольку квадрокоптер находится так далеко, ориентация передающей антенны по отношению к приемной антенне очень минимальна.
Также всенаправленные антенны хороши для близкого и среднего расстояния, а сила принимаемых сигналов сильно уменьшается с увеличением расстояния.
Потери пути в свободном пространстве
А теперь давайте немного порассуждаем. Остерегайтесь, это включает в себя немного математики!!!
Потери пути в свободном пространстве – это потери мощности сигнала при прохождении через свободное пространство. Потери в мощности должны быть равны единице.
- Pr = Мощность приема
- Pt = мощность передачи
- f = рабочая частота
- c = скорость света в вакууме (метры в секунду)
- c = 299792458 м/с
Это совершенно не нужно, ваши антенны будут работать независимо от того, каковы “потери свободного пространства” ваших антенн, но не мешало бы узнать что-то новое. В идеале, если все передаваемые радиоволны принимаются на приемную антенну, то идеальное отношение Pr/Pt равно единице.
Если принимаемая мощность меньше передаваемой, то отношение становится меньше 1, что, скорее всего, и будет иметь место.
ФОРМ-ФАКТОР
Как всегда, имеет значение форм-фактор или размер. Почему? Потому что большая и громоздкая антенна будет утяжелять лицо при длительном ношении очков. Размещение антенны большего размера на квадрокоптере также не является идеальным, так как громоздкая антенна может увеличить общий вес квадрокоптера, но не на значительную величину.
Единственный смысл в использовании громоздких спиральных антенн есть только для квадрокоптеров большой дальности, где пилот будет более или менее управлять наземной станцией. Наземные станции FPV – это приемные станции FPV, которые оснащены FPV-приемниками и размещены на штативе, чтобы держать его как можно выше, чтобы избежать помех от земли. Смысл использования наземной станции в том, что наземные станции могут быть оснащены более тяжелыми антеннами без ущерба для удобства пользователя.
АНТЕННЫЕ РАЗЪЕМЫ
Существует 2 основных типа антенных разъемов – SMA (субминиатюрная версия A) и RP-SMA (SMA с обратной полярностью). SMA имеет разъем с наружной и внутренней резьбой, а разъем RP-SMA – с наружной и внутренней резьбой. Поэтому важно обратить внимание на то, какой разъем имеется на VTX.
Если VTX имеет разъем SMA male, то антенный разъем должен быть соответствующим female. То же самое относится и к разъемам RP-SMA.
Одним из новых типов разъемов, которые все чаще используются производителями, является разъем типа MMCX (микроминиатюрный коаксиальный).
Рост популярности обусловлен тем, что разъемы MMCX имеют поворотную головку, которая вращается, избавляясь от напряжений, возникающих на разъемах VTX.
КАК РАБОТАЕТ УСИЛЕНИЕ АНТЕННЫ?
Коэффициент усиления антенны – это число, определяющее электрическую эффективность антенны. Для передающей антенны коэффициент усиления антенны определяет, насколько хорошо антенна преобразует входные сигналы в радиоволны, излучаемые в определенном направлении. Для приемной антенны коэффициент усиления определяет, насколько хорошо антенна преобразует радиоволны в электрические сигналы. Как правило, больше – значит лучше.
Поэтому можно предположить, что всенаправленная антенна с высоким коэффициентом усиления может хорошо работать на больших расстояниях, но нет, это не так. При увеличении коэффициента усиления антенны направленность уменьшается. Это означает, что с увеличением коэффициента усиления направленность уменьшается. Нередко коэффициент усиления направленных антенн превышает 14, а коэффициент усиления всенаправленных антенн в основном достигает 5.
АНТЕННЫ ДАЛЬНЕГО РАДИУСА ДЕЙСТВИЯ FPV
Дальнее FPV – это совсем другая тема для отдельного обсуждения. Дальнее FPV обычно означает полет квадрокоптера на расстоянии более 5 км от пилота. На таких расстояниях радиоволны, передаваемые от всенаправленной антенны, настолько слабы, что приемники недостаточно чувствительны, чтобы уловить сигнал. Поэтому для пилота, который планирует летать на такие большие расстояния, использование двунаправленных антенн является единственным приемлемым вариантом.
Еще одна вещь, которую следует рассмотреть, это наземная станция FPV. Поскольку квадрокоптеры на больших расстояниях передают видео горизонтально, человек ростом в среднем 6 футов может не принимать все сигналы, поступающие от VTX. Но когда антенна расположена как можно выше, принимаемых сигналов будет гораздо больше, а видео будет содержать меньше шумов.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Антенны играют важную роль в определении качества передаваемого видеосигнала. Поэтому рекомендуется покупать антенны у известных производителей, чтобы не тратиться на антенны, так как их всегда можно использовать повторно для дальнейшей сборки. Рекомендуется обращать внимание на поляризацию антенны и следить за коэффициентом усиления антенны.
