ПОЛНОЕ РУКОВОДСТВО ПО ВЫБОРУ И ИСПОЛЬЗОВАНИЮ FPV-АНТЕНН ДЛЯ FPV-ДРОНОВ (перевод с украинского языка) 2 Оглавление 1. Лучшие антенны FPV для FPV-дронов .......................................................................... 3 1.1. Всенаправленные антенны (наилучшее соотношение цены и качества) ............... 3 1.2. Всенаправленные антенны (лучшие в линейке) ........................................................ 5 1.3. Направленные антенны (дешевые, но достойные внимания) ................................ 7 1.4. Направленные антенны (лучшие) ............................................................................... 7 2. Что такое FPV- антенна ...................................................................................................... 8 3. Анатомия антенны ............................................................................................................... 8 4. Направленность антенны .................................................................................................... 9 5. Поляризация антенны ....................................................................................................... 10 5.1. Линейная поляризация ............................................................................................... 10 5.2. Круговая поляризация ................................................................................................ 11 5.3. Какая поляризация антенны лучше подходит для FPV-дрона? ............................ 12 5.4. Когда следует использовать CP- антенны ................................................................ 13 5.5. Когда следует использовать LP- антенны ................................................................ 14 5.6. Можно ли использовать антенны LP и CP вместе? ................................................ 14 5.7. Различия между LHCP и RHCP ................................................................................. 14 6. Эффективность антенны ................................................................................................... 15 6.1. Коэффициент усиления антенны .............................................................................. 15 6.2. Диаграмма направленности ....................................................................................... 16 6.3. Осевое соотношение ................................................................................................... 18 6.4. Частота и полоса пропускания .................................................................................. 18 6.5. КСВН............................................................................................................................ 18 7. Типы антенн ....................................................................................................................... 19 7.1. Однополюсная антенна .............................................................................................. 19 7.2. Дипольная антенна ..................................................................................................... 20 7.3. Антенна «Клеверный лист». ...................................................................................... 21 7.4. Антенна «Пагода»....................................................................................................... 21 7.5. Спиральная антенна.................................................................................................... 22 7.6. Патч-антенна ............................................................................................................... 23 7.7. Антенна-перекрестная ................................................................................................ 23 8. Рекомендации по выбору антенны для FPV ................................................................... 24 8.1. Антенны приемника и антенны передатчика .......................................................... 24 8.2. Типы антенных разъемов ........................................................................................... 25 8.3. Долговечность ............................................................................................................. 26 8.4. Масса ............................................................................................................................ 27 9. Как установить антенну VTX? ......................................................................................... 27 10. Как установить антенну видеоприемника? ..................................................................... 28 11. Использование адаптеров SMA ....................................................................................... 29 12. Заключение ......................................................................................................................... 30 3 Ссылка на оригинальную статью - https://oscarliang.com/best-fpv-antenna/. Антенны FPV являются решающим фактором, определяющим дальность действия и уровень сигнала вашей FPV-системы. С таким большим количеством различных типов антенн на рынке может быть сложно выбрать правильную антенну для конкретной установки. В этом руководстве рассмотрены основы строения антенны, различные типы антенн и даны советы по выбору правильной антенны. Независимо от того, являетесь ли вы новичком или опытным пилотом FPV, это руководство предоставит вам ценную информацию о FPV-антеннах. 1. Лучшие антенны FPV для FPV-дронов Приведенные ниже рекомендации по антеннам подходят как для аналоговых, так и для цифровых систем; просто убедитесь, что вы выбрали правильную поляризацию (RHCP или LHCP). Для DJI и Walksnail рекомендуется использовать LHCP, поскольку это рекомендовано производителями или входит в комплект поставки. Использование противоположной поляризации не влияет на производительность, если вы используете соответствующие антенны на передающем и принимающем концах. 1.1. Всенаправленные антенны (наилучшее соотношение цены и качества) Xilo AXII изготавливается компанией GetFPV и является хорошей бюджетной FPV- антенной. Хорошо, что она поставляется с разными типами разъёмов (SMA, RP-SMA, MMCX і UFL), разными типами коаксиального кабеля (жестким и гибким) и поляризаций (RHCP і LHCP), чтобы удовлетворить ваши потребности. Р и с. 1. XILO AXII Amazon. https://amzn.to/3IW3sHE GetFPV https://oscarliang.com/product -azay 4 Р и с. 2. Rush Cherry Banggood https://oscarliang.com/product-ulud NewBeeDrone https://oscarliang.com/product-5n14 Makerfire https://oscarliang.com/product-mlv1 Rush Cherry –достойная бюджетная антенна. Как альтернатива XILO для покупателей за границами США, Cherry также поставляется с различными разъемами и поляризацией. Она имеет прочный корпус, который защищает антенну в случае сильных падений. Антенна Foxeer Lollipop, возможно, не предлагает лучшие характеристики, но она имеет достойное качество для тех, кто ограничен в средствах и хочет заменить штатные дипольные антенны. Эти антенны очень прочные благодаря толстому пластиковому корпусу. Р и с. 3. Lollipop (VTX) RDQ https://oscarliang.com/productk94g AliExpress https://s.click.aliexpress.com/e/DFKZuS5 Newbeedrone https://oscarliang.com/productnjwy 5 Р и с. 4. Lollipop (VRX) RDQ https://oscarliang.com/product-6hio AliExpress https://s.click.aliexpress.com/e/DBSDogh Makerfire https://oscarliang.com/product-tfiw 1.2. Всенаправленные антенны (лучшие в линейке) В отличие от классических антенн типа «клеверный лист» TrueRC Matchstick имеет компактный размер и крепкий герметичный пластиковый корпус, что делает ее высокоэффективным и долговечным вариантом. Она может похвастаться впечатляющей эффективностью 99% в соединении с почти идеальным осевым соотношением (с перекрестным отклонением до – 30дБ), что делает ее замечательной для устранения многолучевых помех. Р и с. 4. TrueRC Matchstick Amazon https://amzn.to/3JdX6Vp GetFPV https://oscarliang.com/product-u3t5 RDQ https://oscarliang.com/product-b2r Lumenier AXII 2 от GetFPV – это небольшая, но надежная антенна с уникальной конструкцией, которая обеспечивает, равномерное покрытие сигнала. Это гарантирует вам одинаково сильный сигнал, когда вы летите позади 6 себя. AXII 2 поставляется в разных вариациях, включая разъёмы MMCX, UFL и SMA с разной длиной штока, что делает их универсальным вариантом, который может удовлетворить большинство, если не все ваши потребности. Р и с. 5. Lumenier AXII 2 GetFPV https://oscarliang.com/product-axii-2-gf Amazon https://amzn.to/3h0tWrH RDQ https://oscarliang.com/product-3zv7 Если вы хотите получить высококачественные антенны, которые не будут сильно отягощать ваши FPV – очки, TrueRC Singularity Stubby – один из лучших вариантов. Они идеально подходят для того, чтобы положить их в сумку, не беспокоясь о том, что они займут много места. Эти антенны являются всенаправленными, это означает, что они работают лучше всего, когда вы находитесь в центре зоны полета. Если вы склонны летать перед собой, стоя на краю зоны полета, комбинация пластинчатых (patch) антенн может дать вам лучший радиус действия. Р и с. 6. TrueRC Singularity GetFPV https://bit.ly/3amdVcU Newbeedrone https://bit.ly/2WLMoxz RDQ https://bit.ly/2y5I9T7 7 1.3. Направленные антенны (дешевые, но достойные внимания) Menace Pico-Patch-это очень компактная и доступная по цене направленная антенна с широким покрытием сигнала, обеспечивает приличную производительность, отлично подходит для FPV- дронов. См. обзор Pico-Patch (https://oscarliang.com/menacerc-pico-patch-antenna/ ). Р и с. 7. Menace Pico Patch RDQ https://oscarliang.com/product-i1iv GetFPV https://oscarliang.com/product-oq9j 1.4. Направленные антенны (лучшие) TrueRC X-Air MKII – это направленная антенна с высоким коэффициентом усиления для большой дальности, она обеспечивает усиление 10 дБ и при этом дает вам ширину диаграммы направленности 120. Р и с. 8. TrueRC X-Air MKII Amazon https://amzn.to/2B4dB68 GetFPV https://oscarliang.com/product-c2ur RDQ https://oscarliang.com/product-to6c 8 VAS Crosshair XTREME – высококачественная направленная антенна, которая не выглядит громоздко на ваших тонких FPV- очках. На бумаге она имеет схожие характеристики с X-Air MK.II с точки зрения коэффициента усиления и ширины луча. Однако XTREME – это антенна типа Crosshair, и она должна иметь лучшую эффективность, нежели пластинчатая антенна. Она также имеет почти идеальное осевое соотношение, что означает, что она может лучше справится с многолучевым искажением. Р и с. 9. VAS Crosshair XTREME Amazon https://amzn.to/2B4dB68 GetFPV https://oscarliang.com/product-c2ur RDQ https://oscarliang.com/product-to6c 2. Что такое FPV- антенна FPV-антенна отвечает за передачу видеосигнала с камеры дрона на очки или монитор пилота в режиме реального времени, позволяя пилоту управлять дроном и видеть то, что видит дрон. Качество, продуктивность и конфигурация ваших FPV-антенн играют решающую роль в определении дальности, четкости и надежности передачи видеосигнала. 3. Анатомия антенны Антенна – это просто кусок или куски провода, который преобразует электрический сигнал в электромагнитные волны и наоборот. Независимо от конструкции или внешнего вида каждая антенна состоит из одних и тех же частей: - элемент (англ. – element): проводной материал, который передаёт и принимает электромагнитные волны. - плоскость заземления (англ. – ground plane): Плоскость заземления антенны связана с электрическим заземлением устройства. Она также изготовлена из проводящего материала и служит электрическим эталоном состояния элемента. Правильно настроенная плоскость заземления может усилить радиосигнал, излучаемый или принятый элементом любой антенны. 9 - коаксиальный кабель (англ. – coaxial cable) – специальный тип экранированного провода, который передает сигнал между разъёмом и элементом антенны не излучая радиосигнал. Они используются для увеличения длинны антенны и часто изготавливаются из жестких материалов. Коаксиальные кабели не нужны, если разъем непосредственно соединяется с элементом. - штекер – разъем антенны (англ. – connector) – это то, что физически соединяет элемент и пластину заземления с передатчиком и приемником видеосигнала. Р и с. 10. Элементы антенн FPV Элементы антенн FPV часто изготавливаются из хрупких медных проводов и обычно помещаются в пластиковый защитный кожух. Эти корпуса не ослабляют сигнал и обеспечивают поддержку антенны во время аварий. Р и с. 11. Антенны приема (RX) и передачи (TX) 4. Направленность антенны При выборе антенны самым основным решением является ее направленность, которая может быть, как направленной, так и всенаправленной. Всенаправленные (англ. – omni-directional) антенны излучают радиоволны одинаково во всех направлениях, а направленные (англ. – directional) антенны фокусируют радиоволны в одном направлении. 10 Классическая аналогия – лампочка против фонарика, где лампочка всенаправленная, а фонарик – направленный. Если оба источника света работают с одинаковой мощностью, фонарик может светить дальше, поскольку он фокусирует свет в одном направлении, но за счет более узкой ширины луча. Р и с. 12. Классическая аналогия – лампочка против фонарика Всенаправленные антенны отлично подходят для повседневных полетов и обеспечивают хорошее покрытие сигнала вокруг пилота. Направленные антенны часто используются в дивергентных приемниках, где они могут работать в паре с всенаправленными или несколькими направленными антеннами для перекрытия всех необходимых углов. Diversity приемник FPV может принимать два сигнала от двух антенн и отображать сильнейший сигнал. 5. Поляризация антенны Поляризация антенны – это классификация антенн FPV. Существует два типа: - антенны линейно поляризованные (англ. – Linear Polarization (LP)); - антенны с круговой поляризацией (англ. – Circular Polarization (CP)). В рамках антенн с круговой поляризацией у вас есть: - левосторонние антенны с круговой поляризацией (LHCP); - правосторонние антенны с круговой поляризацией (RHCP). 5.1. Линейная поляризация Линейная поляризация используется во многих базовых антеннах, например, в стандартных дипольных антеннах, которые идут в комплекте с вашими VTX (видео передатчиком) и VRX (видео приемником), или даже в домашней сети Wi-Fi. 11 Р и с. 13. Стандартная дипольная антенна При линейной поляризации сигнал по мере своего распространения колеблется либо горизонтально, либо вертикально в одной плоскости. Р и с. 14. Прохождение сигнала при линейной поляризации 5.2. Круговая поляризация «Наклонно-плоскостное колесо», «Клеверный лист» и спиральные антенны являются примерами распространенных антенн с круговой поляризацией. Р и с. 15. Антенны круговой поляризации 12 Круговая поляризация предполагает передачу сигналов как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскостях со сдвигом фазы на 90 градусов, который выглядит как вращающийся штопор. Р и с. 16. Прохождение сигнала между антеннами с круговой поляризацией. У круговой поляризации есть важный момент: направление радиоволн «закручивается». Существует только два направления: правосторонняя циркулярная (круговая) поляризация (RHCP) и левосторонняя циркулярная (круговая) поляризация (LHCP). Если вы передаете радиоволну с помощью одной антенны, вам необходимо принять эту волну с помощью другой антенны с таким же вращением. Поэтому вам следует использовать антенны RHCP на своем приемнике только в том случае, если ваш передатчик также имеет антенну RHCP, и то же самое справедливо и для LHCP. Несоблюдение этого требования приведет к значительной потере сигнала. 5.3. Какая поляризация антенны лучше подходит для FPV-дрона? Антенны с круговой поляризацией обычно считаются более подходящими для FPV-дронов по следующим причинам: 1. Антенны с линейной поляризацией гораздо более восприимчивы к многолучевым помехам по сравнению с антеннами с круговой поляризацией. 2. На дальность действия антенны LP сильно влияет выравнивание (настройка) антенны, и практически невозможно постоянно поддерживать хорошее выравнивание (настройку) антенны на дроне, поскольку он постоянно вращается вокруг всех осей. Антенны с линейной поляризацией широко используются благодаря простоте конструкции. Они, как правило, меньше, легче, дешевле и проще в изготовлении. В целом линейная поляризация является хорошим выбором для дальнего действия, поскольку вся энергия сосредоточена в одной плоскости. Однако преимущество в дальности редко реализуется из-за многолучевых помех. Для достижения наилучшего приема как передающая, так и принимающая стороны должны использовать антенны с линейной 13 поляризацией, и они должны быть выравнены (настроены), чтобы обеспечить максимальное перекрытие излучения. Дроны FPV постоянно вращаются вокруг всех трех осей, что делает практически невозможным поддерживать идеальное выравнивание. Например, когда антенны передатчика и приемника расположены под углом 90 градусов друг к другу, они будут иметь наименьшее перекрытие сигналов, что приводит к потере мощности сигнала более чем на 20 дБ (снижение радиуса действия более чем на 90%), что называется перекрестной поляризацией. Антенны с круговой могут больше подходить для радиоуправляемых самолетов, автомобилей, лодок и т. д. С другой стороны, сигналы с круговой поляризацией всегда перекрываются независимо от ориентации или угла вашего FPV-дрона относительно приемной антенны (никаких потерь сигнала независимо от выравнивания (настройки) антенны. По этой причине антенны с круговой поляризацией являются стандартом для FPV-дронов. Еще одним преимуществом антенн с круговой поляризацией является их способность подавлять многолучевые помехи. Многолучевые помехи – это форма шума в аналоговом видеопотоке, которая часто проявляется в виде случайных изменений цвета, статического, зашифрованного изображения и пропадания сигнала. Это происходит, когда сигнал отражается от объектов (например, стен и земли), искажается из-за задержки фазы и мешает основному сигналу. Р и с. 17. Многолучевые помехи в аналоговом видеопотоке Для обычных полетов дронов FPV рекомендуется использовать антенны с круговой поляризацией (СР). Однако некоторые пилоты могут предпочесть специально изготовленные LP антенны, поскольку их можно сделать меньше, легче и долговечнее, несмотря на худшие радиочастотные характеристики. 5.4. Когда следует использовать CP- антенны При полете вблизи крупных объектов, таких как деревья, здания, или в закрытых помещениях, таких как автостоянки и стадионы, где возникает значительное количество многолучевых помех. 14 Во время акробатических полетов, когда ориентация и угол самолета постоянно меняются. Во время полета на малых высотах (полеты на близкое расстояние). 5.5. Когда следует использовать LP- антенны Во время стабильного прямолинейного полета без значительных колебаний по крену и тангажу. Когда размер, вес и долговечность антенны являются наиболее важными факторами. 5.6. Можно ли использовать антенны LP и CP вместе? Вы можете комбинировать антенны с линейной поляризацией и антенны с круговой поляризацией в вашей системе FPV, ценой некоторой потери сигнала. Некоторые гонщики нередко используют дипольную антенну на дроне для экономии веса и долговечности, одновременно используя круглую антенну на видеоприемнике. Вы пострадаете от потери сигнала примерно на 3 дБ (30%), но это не так уж и плохо для полетов на короткие расстояния, таких как гонки. RHCP/LHCP в данном случае не имеет значения. Но это все же лучше, чем худшая ситуация при использовании только линейно - поляризованных антенн на обоих концах, где максимальное снижение сигнала составляет 97% (30 дБ). Это компромисс между производительностью и долговечностью. Обычным пилотам FPV я все же рекомендую использовать только CP-антенны. 5.7. Различия между LHCP и RHCP Антенны с круговой поляризацией бывают левосторонними (LHCP) или правосторонними (RHCP). Передатчик и приемник должны иметь совпадающие антенны, в противном случае это может привести к значительной потере сигнала. Если вы смешаете антенны LHCP и RHCP, они все равно будут работать, но ваш радиус действия значительно уменьшится. Это связано с тем, что антенна LHCP отклоняет сигнал от антенны RHCP и наоборот. Степень отклонения зависит от соотношения осей антенн. (https://oscarliang.com/best-fpv-antenna/#Axial-Ratio) Эта особенность антенны СР может быть полезна для защиты от многолучевого сигнала. Каждый раз, когда сигнал CP отражается от объекта, он меняет направление поляризации. А антенна LHCP отклоняет сигнал RHCP и наоборот (перекрёстная поляризация). Кроме того, когда один пилот использует антенны LHCP, а другой – RHCP, между ними будет меньше помех. Поэтому вы должны использовать один и тот же тип антенны как на приемнике, так и на передатчике. Если вы смешаете LHCP и RHCP, вы пострадаете от значительной потери сигнала. (http://intofpv.com/t-can-i-userhcp-antenna-with-lhcp-antenna-for-fpv) 15 Р и с. 18. Антенны LHCP и RHCP Пилотам, летающим в группе, для обеспечения гибкости лучше иметь две антенны LHCP и RHCP. Если большую часть времени вы летаете в одиночку, то это не имеет значения поскольку и LHCP, и RHCP имеют одинаковую производительность. Антенны RHCP более распространены для аналоговых систем FPV, а LHCP более распространены для цифровых FPV-систем, таких как DJI и Avatar. 6. Эффективность антенны Когда дело доходит до конструкции антенны FPV, необходимо учитывать несколько показателей производительности, в том числе: - усиление (англ. – gain); - диаграмма направленности (англ. – radiation patern); - осевое соотношение (англ. – acial ratio); - коэффициент стоячей волны по напряжению (КСВН, англ. – VSWR); - настройка частоты и диапазон (англ. – frequnce tuning and range); - электрический импеданс (англ. – Impedance). Лично я при выборе антенн ориентируюсь на первые четыре фактора. Однако, если вы покупаете у известного бренда, вам не следует слишком беспокоиться об этих деталях. В конце концов, мы здесь не строим ракеты для NASA, так что не стоит забивать себе голову! Если вы хотите узнать больше об этих концепциях, есть множество отличных ресурсов, таких как https://antenna-theory.com и страница антенны в Википедии (https://en.wikipedia.org/wiki/Antenna_(radio)). В следующих разделах я дам краткое объяснение того, что означает каждый термин. 6.1. Коэффициент усиления антенны Коэффициент усиления антенны – это показатель диапазона и угла покрытия направленной антенны. Это показатель того, насколько большую мощность антенна может излучать в определенном направлении по сравнению с изотропным 16 излучателем (теоретическая эталонная антенна, которая излучает одинаково во всех направлениях). Коэффициент усиление антенны выражается в децибелах или дБ. Более высокий коэффициент усиления обычно означает увеличенную дальность действия, но с более узкой шириной луча. Усиление антенны может изменить диаграмму направленности, которую можно увидеть в техническом описании антенны. Для антенн VTX требуется использовать всенаправленные антенны с меньшим коэффициентом усиления, чтобы обеспечить лучшее покрытие во всех направлениях вокруг дрона. Для антенн VRX необходимо использовать комбинацию всенаправленной антенны с низким коэффициентом усиления и направленной антенны со средним/высоким коэффициентом усиления, чтобы получить лучший результат от обеих систем. Если вы не летаете на большие расстояния, можно просто использовать на видеоприемнике всенаправленные антенны с низким коэффициентом усиления. Подробнее: Как усиление антенны влияет на дальность действия: (https://oscarliang.com/how-antenna-gain-affects-range/ ) Имея дело с децибелами, полезно помнить, что каждые 3 дБ усиления, которые вы получаете от вашей антенны, эквивалентны удвоению мощности вашего передатчика. Например, если вы можете добиться усиления в 6 дБ, поменяв антенну на новую с видеопередатчиком мощностью 200 мВт, это эквивалентно переходу на видеопередатчик мощностью 800 мВт, и это может вдвое увеличить дальность действия! (6 дБ = 3 дБ + 3 дБ = два удвоения = 4x, 200 мВт x 4 = 800 мВт). У меня есть подробное руководство, объясняющее, как использовать дБ для FPV. (https://oscarliang.com/calculate-fpv-range/ ) 6.2. Диаграмма направленности Диаграмма направленности, излучаемая вашей антенной, представлена двумя диаграммами: одна показывает сигнал при взгляде на антенну сверху, а другая – при взгляде сбоку. Эти диаграммы подскажут вам, где находятся слабые места приема/передачи. Вот пример антенны с коэффициентом усилением 0 дБ. Как видите, она действительно всенаправленная и имеет почти идеальную сферическую диаграмму направленности. Р и с. 19. Диаграммы направленность излучения антенн 17 Однако в реальной жизни всенаправленные антенны обычно имеют слабые места сверху и снизу, а трехмерная диаграмма направленности будет больше напоминать форму пончика. В двухмерном виде он образует рисунок восьмерки в вертикальной плоскости и круг в горизонтальной плоскости. Это демонстрирует важный момент при полете дрона на большой высоте – не летайте прямо над собой! Верхняя часть диаграммы направленности – это область, где усиление наименьшее и существует высокая вероятность потери сигнала. Р и с. 20. Трехмерная диаграмма направленности Вот диаграммы излучения для патч-антенн с коэффициентом усиления 8 дБ. Обратите внимание на узкую ширину луча как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскостях. Р и с. 21. Диаграммы излучения для патч-антенн с коэффициентом усиления 8 дБ. Низкое усиление может показаться менее привлекательным с точки зрения дальности действия, но оно может обеспечить более надежную работу благодаря более сферической диаграмме направленности. Вы можете получить достаточно сильный сигнал, если направите антенну прямо на приемник. 18 6.3. Осевое соотношение На самом деле идеальной антенны с круговой поляризацией не существует. Например, антенна RHCP может излучать 90 % сигнала RHCP и 10 % сигнала LHCP. Так что помехи все равно могут быть, даже если вы все делаете идеально. Осевое соотношение используется для измерения этого свойства антенны. В терминологии FPV, это показатель того, насколько восприимчива антенна к многолучевым помехам. Антенны с лучшими возможностями подавления многолучевых помех облегчают полеты в районах с большим количеством бетона и металла. Идеальная антенна с круговой поляризацией будет иметь осевое соотношение равное единице, тогда как антенны с осевым соотношением, близким к единице, обладают большей способностью подавлять многолучевые помехи. 6.4. Частота и полоса пропускания Антенны настраиваются на определенную частоту, например, длина дипольной антенны определяет частоту, на которую она настроена. Антенна будет иметь наилучшие характеристики при передаче и приеме на этой частоте. Если вы передаете или принимаете на немного более высокой или более низкой частоте, антенна все равно будет обеспечивать приемлемую производительность характеристики, и этот «приемлемый диапазон» и есть полоса пропускания. За пределами полосы пропускания уровень сигнала значительно снижается или даже подавляется. Вы должны знать, на какую частоту настроена ваша антенна и какова полоса пропускания, чтобы выбрать наиболее эффективный канал/частоту для использования. В противном случае вы с большей вероятностью получите помехи и потеряете изображение. Это может даже привести к перегреву и повреждению видеопередатчика, поскольку подача энергии на несоответствующую антенну может отражать её обратно, где она может накапливаться в виде тепла. В любом случае, для FPV большинство антенн, рассчитанных на частоту 5,8 ГГц, должны подходить для всех каналов в диапазонах A, B, E, F и R, если иное не указано в характеристиках продукта. 6.5. КСВН КСВН означает «коэффициент стоячей волны по напряжению». Он измеряет эффективность антенны, показывая, сколько энергии возвращается обратно после того, как вы подали ее на антенну. При проектировании антенны мы стремимся к тому, чтобы значение КСВН было как можно ближе к единице. КСВН, равный единице, означает, что мы можем передать 100% энергии в антенну и вывести 100% в эфир. 19 КСВН от единицы до двух считается приемлемым, но значение выше двух считается плохим. Обратите внимание, что КСВН меняется с частотой. Говоря о настройке антенны, мы имеем в виду частоту с наименьшим КСВН. Компания «OwlRC» производит доступный измеритель КСВН для любителей. Р и с. 22. График изменения КВСН 7. Типы антенн Мы рассмотрели почти все основы антенн FPV, теперь расскажем о различных типах антенн, обычно используемых в FPV. Линейный поляризация Круговой поляризация Всенаправленные Однополюсные, дипольные Направленные Патч-антенны (англ. – patch) «Клеверный лист», «Наклонно- Спиральные, накладные, плоскостное колесо», «Пагода» перекрестные, Патч-антенны 7.1. Однополюсная (несимметричная) антенна Р и с. 23. Однополюсная антенна 20 Описание: Тип: Всенаправленная линейная. Область применения: передатчики и приемники с радиоуправлением. Однополюсная антенна – это простейшая форма антенны, состоящая из неэкранированного одножильного провода, который служит элементом антенны. Этот тип широко распространен в радиоприемниках из-за дешевизны и простоты ремонта. Однако эти антенны не так эффективны, как дипольные. Длина оголенного провода имеет решающее значение, поскольку она определяет резонансную частоту, на которой провод может улавливать сигналы. Обучающее пособие: как сделать однополюсную антенну. (https://oscarliang.com/make-simple-whip-antenna-5-8ghz-linear-polo/ ) 7.2. Дипольная антенна Р и с. 24. Дипольная антенна Описание: Тип: всенаправленная, линейная. Область применение: передатчики и приемники с радиоуправлением, видеопередатчики. Часто радио- и видеооборудование оснащено дипольной антенной. Они имеют легкий вес, а их прочность позволяет пережить не одну аварию. Дипольная антенна имеет простую конструкцию и состоит из двух элементов одинаковой длины, которые расположены перпендикулярно друг другу, обычно по прямой линии. Один элемент является излучающим элементом, а другой служит заземляющей плоскостью. Дипольная антенна имеет более высокий коэффициент усиления, чем Однополюсная антенна, за счет снижения эффективности в вертикальном положении. 21 7.3. Антенна типа «Клеверный лист» Р и с. 25. Антенны «Клеверный лист» и «Наклонно-плоскостное колесо» Описание: Тип: всенаправленная, круговая. Область применение: передатчики и приемники видеосигнала. «Клеверный лист» и «Наклонно-плоскостное колесо» являются наиболее распространенными антеннами для дронов FPV. «Клеверный лист» имеет три лепестка, а «Наклонно-плоскостное колесо» - четыре лепестка. Эти антенны являются всенаправленными, как и дипольные. Антенны с круговой поляризацией обеспечивают фантастическую производительность независимо от их положения относительно друг друга. Они также менее чувствительны к многолучевым помехам, поэтому вы можете облетать вокруг стен и деревьев, не теряя качества видео. Однако они относительно хрупкие, поэтому часто выпускаются в разных корпусах и с разной защитой. Их иногда называют «грибовидной антенной» из-за формы защитного корпуса. 7.4. Антенна типа «Пагода» Р и с. 26. Антенна типа «Пагода» 22 Описание: Тип: всенаправленная, круговая. Область применение: передача и прием видеосигнала. «Пагода» (англ. – рagoda) – это относительно новая конструкция антенны FPV, выпущенная в 2016 году. Это всенаправленная антенна с круговой поляризацией, часто используемая на видеопередатчиках. Уникальный дизайн и использование материалов (печатных плат) делают её очень прочной. Её относительно легко сделать, и поэтому она очень популярна среди самодельщиков. Такие антенны дешевле в производстве, поскольку их можно распечатать на печатных платах, а их качество будет примерно таким же. Однако они менее эффективны поскольку в качестве диэлектрика используется стекловолокно, а не воздух, вы можете получить меньшую мощность сигнала, чем у антенн с идентичными характеристиками, в которых используются провода. Более подробную информацию про антенны «Пагода» (https://oscarliang.com/pagoda-antenna-realacc/) 7.5. Спиральная антенна Р и с. 27. Спиральная антенна Описание: Тип: направленная, круговая. Область применения: видеоприемники. Спиральные антенны представляют собой направленные антенны с круговой поляризацией в форме пружины. Количество витков катушки определяет коэффициент усиления антенны. Спиральные антенны с одним или двумя витками имеют характеристики, сравнимые с типовой патч-антенной. Однако добавление более шести витков может на порядок улучшить дальность действия антенны. Более подробную информацию можно найти в нашей статье о спиральной антенне (англ. – helical) и патч-антенне: (https://oscarliang.com/helical-patch-antenna-58ghz-fpv/ ) 23 7.6. Патч-антенна Р и с. 28. Патч-антенна Описание: Тип: направленная, линейная или круговая Область применения: передатчики с радиоуправлением и видеоприемники. Патч-антенны являются направленными и могут иметь как линейную, так и круговую поляризацию. Они относительно недороги в производстве, поскольку их можно напечатать на печатных платах, но их эффективность по своей сути ниже, чем у других типов антенн, где в качестве диэлектрика используется воздух, например, таких как спиральная антенна. Патч-антенны обычно имеют меньшую направленность, чем спиральные антенны, и имеют меньшую площадь покрытия. 7.7. Перекрестная антенна Р и с. 29. Перекрестная антенна Описание: Тип: направленная, круговая. Область применения: видеоприемники. У перекрестной антенны активный элемент расположен на определенном расстоянии от массивной задней панели. Однако элемент и задняя панель 24 разделены диэлектриком с воздушным зазором, а не стекловолокном, как в патч-антеннах, что обеспечивает более высокую эффективность. 8. Рекомендации по выбору антенны для FPV Новичкам лучше всего начать с использования всенаправленных антенн с круговой поляризацией, например, «Клеверного листа» или «Пагоды». Производительность антенны во многом зависит от качественного материала и точности, поэтому хорошие антенны будут стоить дороже. Некоторые первоклассные антенны могут стоить в 2–3 раза дороже, чем обычные, при этом они могут обеспечить увеличение диапазона действия только на 5–10 %. Осевое соотношение также является важным фактором, который обычно не упоминается производителем. Но вы можете узнать об их эффективности из обзоров в Интернете. В конечном итоге выбор лучшей антенны для вас будет зависеть от вашего бюджета и вашей информированности. После того, как вы вложили средства в настройку приемника, вы можете приобрести направленные антенны для улучшения качества и дальности сигнала. 8.1. Антенны для приемника и передатчика Антенны предназначены для приема сигнала, передачи сигнала и для обеих целей. Важно выбрать правильную антенну для каждой цели. Для обеспечения надежной работы на видеопередатчике следует использовать всенаправленную антенну. Это связано с тем, что дрон постоянно движется и вращается, и невозможно удерживать направленную антенну, нацеленной на видеоприемник пилота. Вы можете использовать узконаправленную антенну на своем видеоприемнике, поскольку вы можете нацелить антенну в определенном направлении. Если на ваших FPV-очках установлен приемник с разнесением, вы можете комбинировать направленную и всенаправленную антенны, чтобы получить лучшее от обоих систем. Р и с. 30. Дрон с антенной LHCP и очки с антенной RHCP. 25 Обратите внимание, что на этой фотографии антенна CP на моих очках – RHCP, а антенна на моем дроне – LHCP. Они все равно будут работать вместе, поскольку их осевое соотношение больше 1, но не так хорошо, как должно. Я не взял с собой подходящие антенны и в тот день летал один на близком расстоянии, так что это не имело большого значения. Но вам следует избегать этого. 8.2. Типы антенных разъемов Для антенных разъемов обычно используются SMA и RP-SMA. Они различаются по дизайну и несовместимы друг с другом, поэтому убедитесь, что вы покупаете правильный вариант. Прочтите эту статью, чтобы увидеть различия между SMA и RP-SMA. Если вы новичок в этом хобби, постарайтесь использовать только SMA для своего оборудования, чтобы не запутаться в будущем. Разницы в производительности нет. Для разъема SMA существует два варианта: SMA и RP-SMA. Они могут выглядеть одинаково, но несовместимы друг с другом. Разницы в продуктивности между ними нет. Р и с. 31. Типы антенных разъемов Разъемы «U.FL» в последние годы становятся популярными благодаря своему легкому весу и компактным размерам. Однако они чрезвычайно хрупкие и имеют ограниченные циклы соединения. 26 Р и с. 32. Разъем MMCX MMCX – это новый тип разъема, который используется в видеопередатчиках и антеннах. Это идеальный баланс между разъемами SMA и U.FL с точки зрения веса и размера. Он намного крепче, чем U.FL, и у него гораздо больше циклов соединения и может пережить более жёсткие аварии чем U.FL, но при этом занимает меньше места, чем SMA. Р и с. 33. Разъем U.FL 8.3. Долговечность При выборе FPV-антенны для FPV-дронов важно учитывать ее долговечность. Антенна, устанавливается снаружи, подвержена повреждениям и, вероятно, в течение своего срока службы переживет множество аварий. Поэтому важно выбрать антенну, которая сможет выдержать неизбежные повреждения, особенно если вы часто терпите крушения. Принимая решение, учитывайте, насколько надежна и долговечна антенна, и выберите ту, которая имеет прочный защитный корпус. 27 8.4. Масса Одна вещь, которую люди обычно упускают из виду, – это размер и вес антенны. Это является важным фактором, особенно если речь идет о мини-дронах которые становятся все легче и легче. Каждый сэкономленный грамм может улучшить производительность вашего дрона. Размер и вес антенны часто упускаются из виду, но важность этих показателей все больше возрастает, поскольку FPV-дроны становятся легче. Сэкономив даже несколько граммов, вы сможете улучшить характеристики вашего дрона и увеличить время полета. Поэтому важно при выборе учитывать вес антенны для вашего мини-дрона. 9. Как установить антенну VTX? При установке антенны VTX (видеопередатчика) самое главное – держать ее подальше от проводящих материалов. Это связано с тем, что эти материалы могут блокировать или поглощать радиоволны, что ослабляет ваш сигнал. Также важно использовать жесткую антенну, поскольку более мягкая антенна может создавать вибрации во время полета, что затрудняет настройку дрона или вызывает больший шум. Р и с. 34. Жестко закрепленная антенна Оптимальная ориентация антенны видеопередатчика зависит от вашего стиля полета. Если вы проводите большую часть времени в круизе, ваш дрон может быть наклонен вперед на 20–30 градусов. Если установить антенну с наклоном назад, то во время полета она будет направлена вертикально, что является оптимальным положением антенны. 28 Р и с. 35. Антенна, установленная с наклоном вперед Для защиты гоночных дронов, антенны VTX часто монтируются внутри 3D печатного крепления ТПУ. Однако это может быть не лучший выбор для полетов на большие расстояния. У меня есть целая статья, в которой более подробно рассматривается размещение антенны (https://oscarliang.com/antenna-positioning/ ). 10. Как установить антенну видеоприемника? Р и с. 36 Дрон При установке антенны видеоприемника необходимо учитывать тип вашей системы. Для приемника с одной антенной рекомендуется использовать всенаправленную антенну с круговой поляризацией, а для «diversity» приемника с несколькими антеннами рекомендуется использовать направленную и всенаправленную антенны. 29 Р и с. 37. Очки с антеннами При полетах на большие расстояния обычно устанавливают модуль видеоприемника на штатив, чтобы предотвратить неожиданные изменения ориентации антенны из-за движений тела. Штатив также может помочь отрегулировать антенну, чтобы убедиться, что она направлена в правильном направлении. Если на ваших очках есть антенна, вы можете попробовать повернуть голову, чтобы направить ее на модуль, когда сигнал становится слабее. Р и с. 38. Штатив для видеоприемника 11. Использование адаптеров SMA Вы можете использовать адаптеры для совместимости между различными разъемами (RP-SMA, SMA, MMCX, U.FL и т. д.). Эти адаптеры даже имеют углы в 45 или 90 градусов, если вы хотите направить антенну под определенным углом. Однако при использовании этих адаптеров или удлинительных коаксиальных кабелей возникают некоторые потери сигнала, обычно потери мощности составляют несколько процентов, в зависимости от качества и конструкции. Но иногда преимущества использования адаптера или удлинителя перевешивают небольшую потерю сигнала. Например, вы можете использовать удлинительный коаксиальный кабель, чтобы увеличить расстояние между антенной видеопередатчика и радиоприемником или другими источниками помех. 30 Или вы можете использовать адаптер 45 градусов, чтобы оптимизировать ориентацию антенны видеоприемника. Антенна для FPV своими руками. Создание собственной антенны для FPV может показаться сложной задачей, но это может быть экономически эффективным вариантом. Вам не нужно полностью понимать конструкцию антенны, чтобы сделать хорошую антенну – материалы дешевы и легко доступны. Все, что вам нужно, это коаксиальный кабель, медный провод и пластиковые опоры, а также следовать простым инструкциям, соблюдая при этом точность измерений. Однако имейте в виду, что создание высокопроизводительной антенны требует большой точности, и даже небольшие ошибки могут существенно повлиять на ее эффективность. Если вы ищете первоклассную производительность, лучше всего покупать антенны у надежных поставщиков. Моя попытка сделать антенны в виде клеверного листа: https://oscarliang.com/make-diy-cloverleaf-antenna/ Видео сборки «Пагоды»: https://www.youtube.com/watch?v=49rRR8iEiKc DIY Helical от IBCrazy: https://www.rcgroups.com/….Circularly-PolarizedHelical-antenna… 12.Заключение Мы рассмотрели некоторые основы и соображения по выбору антенны FPV 5,8 ГГц, а также некоторые рекомендации по выбору антенн для полетов FPV. Надеюсь, это руководство помогло вам выбрать лучшую FPV-антенну для вашего дрона!
