Выбор подходящей антенны для квадрокоптера

Важнейшим аспектом у беспилотных летательных аппаратов, как гражданского, так и специального назначения является стабильное соединение и связь между беспилотником и пультом оператора. У дрона и пульта должна быть антенна для обеспечения поддержки коммуникации и точности управления, повышения качества передачи видео в реальном времени.

Антенна FPV отвечает за передачу видеопотока с камеры дрона на очки или монитор пилота в режиме реального времени, позволяя пилоту управлять дроном, видя при этом то, что видит дрон. Качество, производительность и конфигурация антенн FPV играют решающую роль в определении дальности, четкости и надежности передачи видео.

Анатомия антенны FPV

Антенна — это просто кусок или куски провода, которые преобразуют электрический сигнал в электромагнитные волны и наоборот. Это элемент, который обеспечивает стабильное соединение и связь между беспилотником и пультом оператора.

Независимо от конструкции или внешнего вида, каждая антенна состоит из одних и тех же основных частей:

• Элемент: проводящий материал, который передает и принимает электромагнитные волны.
• Плоскость заземления: Плоскость заземления антенны привязана к электрическому заземлению устройства. Он также изготовлен из проводящего металла и служит электрическим эталоном для определения состояния элемента. Правильно настроенная плоскость заземления может усиливать радиосигнал, излучаемый или принимаемый элементом любой антенны.
• Коаксиальный кабель: специальный тип экранированного провода, который передает сигнал между разъемом и антенным элементом, не излучая радиосигналы. Они используются для увеличения длины антенны и часто изготавливаются из жесткого материала. Коаксиальные кабели не нужны, если разъем напрямую подключен к элементу.
• Разъем – разъем антенны – это то, что физически соединяет элемент и плоскость заземления с видеопередатчиком и приемником.
• Разъем: физическое соединение между антенной и видеопередатчиком/приемником.

Элементы антенны FPV часто изготавливаются из хрупких медных проводов и обычно размещаются в пластиковом защитном кожухе. Эти чехлы не ослабляют сигнал и обеспечивают поддержку антенны при авариях.

В зависимости от целей использования квадрокоптер может иметь разнообразные антенны. К примеру, для воздушной съемки, наблюдения или коммерческого применения. Чем более устойчивый сигнал предоставляет антенна для мультикоптера, тем успешнее дрон сможет выполнять поставленные задачи в различных условиях.

Основными функциями антенн для квадрокоптеров являются:

1. Управление и навигация: через антенну беспилотник подает сигналы упавления от оператора к дрону, в том числе, команды по изменению высоты, направлению, скорости и иным параметрам полета.
2. Трансляция видео: дроны, у которых есть камеры, применяют антенны для передачи видео в реальном времени на устройство оператора. Это особенно полезно в ситуациях, связанных с наблюдением с воздуха или поисково-спасательными операциями.

Виды антенн для квадрокоптера и их конструкция определяют принципы их работы, но все они основываются на передаче и приеме данных. Их главное предназначение — улучшение качества сигнала и повышение надежности связи. Дальность действия дрона зависит от характеристик самого устройства и радиус действия пульта управления.

Виды антенн

Круговая поляризация / «Гриб» / «Грибовидная антенна»

Антенны с круговой поляризацией обладают диаграммой направленности, имеющей вид бублика. На центральный стержень антенны устанавливается специальная конструкция. Благодаря универсальному типу поляризации, такие антенны способны эффективно принимать и передавать радиоволны практически в любом ориентационном положении. Максимальное усиление сигнала находится в горизонтальной плоскости, тогда как в вертикальной плоскости оно минимально. В действительности, антенна будет наименее эффективной, если ее конец будет направлен на квадрокоптер, хотя сигнал все равно будет поступать.

Монополь или линейная

Монопольный вид антенн имеют диаграмму направленности, схожую с формой бублика, но более сжато и с увеличенным центральным отверстием. Ключевое отличие от антенн с круговой поляризацией заключается в том, что сигнал монопольной антенны оптимально функционирует в случаях, когда антенны располагаются параллельно друг другу. Если антенны, используемые для приема и передачи, расположены перпендикулярно или под прямым углом, или если они направлены в противоположные стороны, качество сигнала значительно ухудшается.

Диполь

Дипольная антенна также создает бубликовую диаграмму, но с определенными отличиями. Основное различие между дипольной и монопольной антеннами заключается в том, что вид монопольной диаграммы имеет более круглую форму и меньшую центральную прорезь. Это обеспечивает дипольной антенне более высокие характеристики по сравнению с монопольной, при более широкой вариативности углов.

Патч / Плата / Заплатка

Патч-антенны обладают трёхмерной диаграммой излучения, напоминающей каплю, сосредоточенную в одном направлении. Подобный вид обеспечивает высокий уровень усиления в направлении, где располагается сам патч, в то время как в других направлениях коэффициент усиления оказывается крайне низким. Такие характеристики делают их отличным выбором для установки на приёмные устройства.

Спиральная антенна

Спиральные антенны являются отличным решением для достижения высокой направленности с использованием круговой поляризации. Увеличение количества витков спирали напрямую влияет на мощность и направленность антенны. Антенны с одним или двумя витками обладают характеристиками, схожими с патч-антеннами. В то же время, увеличение количества витков до шести и более может существенно расширить диапазон работы антенны.

Важные характеристики антенны

Выбор антенны основывается на определенных задачах, которые будет решать квадрокоптер. Разные сферы применения требуют определённых характеристик и эффективности. Обратите внимание на следующие аспекты:

1. Дальность и зона покрытия. В условиях помех желательно использовать антенны с усилением, такой вид обеспечивает стабильную передачу данных без задержек.
2. Надежность связи во время полёта. Если квадрокоптер движется с высокой скоростью или изменяет высоту, то важну ю роль будет играть стойкость связи.
3. Направленность сигнала потребуется, когда необходимо устанавливать связь в конкретном направлении, например, для точного обмена данными на длинных дистанциях. Это критично для моделей с видеокамерами.
4. Функциональность в сложных условиях и труднодоступных местах. Для гарантии надежной связи крадрокоптер нуждается в более чувствительной антенне.
5. Совместимость с другими устройствами. Когда у беспилотника есть камеры и сенсоры, то следует убедиться, что все составляющие совместимы и не мешают функционированию других систем.
6. Внешняя активная антенна — это наиболее эффективное решение, которое позволит получать сигналы на большом расстоянии.
7. Автономный усилитель полезен в зонах с препятствиями для сигнала, позволяя контролировать квадрокоптер на удалении от оператора.

Как выбрать антенны для FPV-систем: рекомендации

Приобретая квадрокоптер, не стоит забывать про антенну, которая будет устанавливаться для приема сигнала, передачи сигнала и для обеих целей.

ВНИМАНИЕ: Важно выбрать правильный вид антенны, которая будет устанавливаться на квадрокоптер для конкретной задачи. Это будет играть решающее значение для ее эффективного решения.

При этом рекомендуется учитывать следующее:

• Новичкам лучше всего начать использовать вид 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 более дешевые, при этом такой вид антенн смогут обеспечить увеличение дальности действия только на 5-10%.
• После того, как покупатель вложил средства в квадрокоптер, в настройку приемника с разнесением, он может приобрести, такой вид, как направленные антенны для улучшения качества сигнала и увеличения дальности действия.
• Для приемлемой производительности покупатель должен использовать всенаправленную антенну на своем видеопередатчике. Причина заключается в том, что квадрокоптер постоянно движется и вращается, что делает невозможным постоянно удерживать направленную антенну нацеленной на видеоприемник пилота.
• Осевое соотношение – это еще один важный фактор, который следует принять во внимание. Обычно он не упоминается самим производителем, но пользователь может найти информацию на сетевых профильных ресурсах.
• Приобретатель может использовать вид узконаправленной антенны на своем видеоприемнике, нацелив ее в определенном направлении. Если на его FPV-очках установлен приемник с разнесением, он сможет комбинировать направленную и всенаправленную антенны, чтобы использовать преимущества обеих систем.

В конечном итоге, квадрокоптер и выбор лучшей антенны для него будет зависеть от бюджета и информированности покупателя.