FPV антенна, что это такое, как работают и какие бывают

строение fpv антенны

FPV антенна, что это такое, как работают и какие бываютВ этой большой статье вы узнаете, что такое FPV антенна, как она работает, устройство, а также какие бывают FPV антенны.

Беспроводная видеосвязь поддерживаемая с квадрокоптером, это главная особенность, делающая FPV таким популярным. В течение нескольких десятилетий пилоты использовали провода, которые были подсоединены к летательным аппаратам, от чего они были очень ограничены в дальности полетов. В наши дни провода заменены антеннами и мы можем летать на большие расстояния и даже использовать шлем с очками, будто мы внутри квадрокоптера! Все это возможно только благодаря антеннам на наших дронах (конечно все взаимосвязано). Мы можем летать почти в любом направлении, но нужно соблюдать ограничения радиосвязи. Понимание того, как работает радиосвязь, является ключом к успеху в полетах и безопасности полетов, чтобы не потерять сигнал в самый неподходящий момент. Цель этой статьи — дать вам хорошую информацию о том, как работают антенны и радиосвязь, которые используются для радиоуправления и полетов по FPV.

Аналогия лампочки

Я хочу начать 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, также 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).
  • Тип источника света (лампочка, фонарик, флуоресцентный свет и т. д.) — это тип антенны на VTX.
  • Тип объектива на камере, — это тип антенны на вашем шлеме или очках.
  • Чувствительность камеры (часто выраженная в мегапикселях) — это чувствительность вашего шлема или очков.

Я считаю, что радиоволны, используемые в наших системах радиоуправления и передачи видео, являются простым видимым светом, чрезвычайно полезным для лучшего понимания механики, стоящей за ними. Я продолжу использовать эту аналогию больше, так как я объясню, как работают антенны в остальной части этой статьи.

Для простого понимания принципа работы радиосвязи, используйте аналогию видимого света, это будет очень полезным в понимании механики, а более подробное объяснение будет немного позже.

 Для чего нужна FPV антенна?

Целью антенны является преобразование осциллирующей электрической энергии в электромагнитное излучение и наоборот: преобразование электромагнитного излучения в колебания электрической энергии в цепи. Электромагнитное излучение — это просто научный термин для «радиоволн» — это физическое «вещество», которое несет видео, звук и данные по радиоволнам. В обычном квадрокоптере есть две радиосистемы: система радиоуправления для пилотирования дроном и видеосистема для трансляции видео через камеру FPV.
Передающими элементами этих двух систем являются радиопередатчик, который вы держите в руках (пульт), и передатчик видео на борту дрона. Приемными элементами являются встроенный RC-ресивер и видеоресивер соответственно. Более простое объяснение — вы поворачиваете стик, сигнал с пульта отправляется на ресивер, который есть в квадрокоптере, он обрабатывает сигнал. Камера на дроне отправляет свой сигнал на видеопередатчик, который находится на борту квадрокоптера, а уже он отправляет этот сигнал в приемник ваших очков или шлема и вы видите видео.


Давайте поговорим конкретно о видеосистеме. 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 ГГц. Эта энергия затем направляется в антенну, которая преобразует ее в очень «яркие» радиоволны 5,8 ГГц. 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». Эта антенна преобразует волны обратно в электрические колебания внутри вашего шлема, а затем переходит к преобразованию этой энергии обратно в аналоговый видеосигнал —  противоположный процесс, который происходил в передатчике квадрокоптера — после этого вы видите видео на экране шлема.

 Нужна ли антенна для работы квадрокоптера?

Сейчас некоторые подумают — что за глупый вопрос? А задал я 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-разъем, он металлический и начинает работать в качестве антенны. Из этого сделаем вывод, что роль антенны может выполнять любой проводящий материал, в том числе медные дорожки на платах дрона и даже карбоновая (углеводородная) рама вашего дрона.

Строение FPV антенны

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

FPV антенна, что это такое, как работают и какие бываютFPV антенна, что это такое, как работают и какие бывают

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.

Как работает FPV антенна?

Так как эта тема для новичков, я не вижу смысла 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 работают и какие бывают

Мощность передатчика

Помните ту аналогию с лампочкой? Ну так вот, чем мощнее передатчик будет генерировать сигнал, тем ярче будет гореть лампочка.
Большинство видеопередатчиков на 200мВт и им не требуется дополнительно охлаждение (у меня можно выставить и 600мВт, греется уже прилично так), в то время как передатчикам на 1Вт уже нужна специальные радиаторы, чтобы отводить тепло от плата, а 2Вт-ые передатчики оборудуются вентиляторами для обдува.
Чем больше мощности, тем больше будет различных радиошумов, так как вся электроника на дроне не экранирована. Также, еще одной особенностью является то, что если вы увеличите мощность передатчика, от этого не увеличится расстояние, на которое сможет пробить сигнал этот передатчик. Для увеличения расстояния, требуется более энергозатраное и мощное устройство, чем рядовой видеопередатчик.

Какие бывают антенны

Существует огромное количество типов антенн, но пилоту квадрокоптера нужно знать всего несколько:

Монополь / диполь

Где купить?
Купить такую антенну можно из статьи: https://profpv.ru/как-поменять-антенны-приемника-fs-ia6b-и-fs-ia10b-н/

Использование: Радиоуправляемые передатчики и приемники
Тип: всенаправленный линейный. Это простейший тип антенн. Они состоят из сплошной проволоки, которая составляет антенный элемент. 

 

антенна типа монополь / диполь


Циркулярно поляризованный / «Гриб» / «Грибовидная антенна»

Где купить?

Использование: антенны передатчика и приемника видеосигнала
Тип: всенаправленный циркуляр. Они очень похожи на дипольные антенны, но добавляют «вращение» к радиоволнам, устраняя их линейную поляризацию. Круговые поляризованные антенны обеспечивают фантастическую производительность независимо от их ориентации относительно друг друга.
Это самый популярный тип антенн.

грибовидная антенна

грибовидная антенна


Патч / Плата / Заплатка

Где купить?

Использование: Радиоуправляемые передатчики и видеоприемники
Тип: Направленный линейный или круговой Патч-антенны представляют собой антенну с мягкой направленностью, которая просто выглядит как плоская пластина. Они в 2-3 производительнее других антенн, если она будет направлена «лицом» к приемнику.

FPV антенна, что это такое, как работают и какие бывают


Спиральная антенна

Использование: Видеоприемники
Тип: Направленный циркуляр. Спиральные антенны — отличный способ получить высокую направленность из круговой поляризации антенны. Они особенно круты, потому что вы можете увеличить их мощность и направленность, просто добавив больше катушек. Спиральные антенны с 1 или 2 оборотами имеют характеристики, очень похожие на патч-антенну. Однако добавление 6+ оборотов может значительно улучшить диапазон антенны.

спиральная антенна

Для новичка всей этой информации будет достаточно, в дальнейшем, я более подробно опишу принцип работы радиосвязи.

 

Где купить?

 

Не забудьте прочитать статью о том, как собрать FPV квадрокоптер и какие нужны компоненты.

 

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Все о квадрокоптерах | PROFPV.RU
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: