В этой статье мы рассмотрим и объясним, как рассчитать/оценить диапазон FPV, опираясь на dB (дБ) вашего оборудования. Знание этого момента поможет определять производительность и возможности вашего оборудования.
Перевод: oscarliang.com
- Что такое dB (дБ — децибелы)?
- Децибелы (дБ) и диапазон FPV
- Усиление антенны — Antenna Gain (мощность антенны)
- Мощность видеопередатчика
- Чувствительность видеоприемника
- Как рассчитать диапазон FPV, чтобы знать, на каком расстоянии будет видео?
- Если вам интересно, как это работает
- Пример того, как dB (децибелы) влияют на диапазон
- Потери сигнала
- Выводы
Что такое dB (дБ — децибелы)?
dB в FPV используется для измерения силы сигнала в логарифмическом масштабе. Сложно? Не волнуйтесь, далее все объясним. Например, если увеличить dB на 3, то уровень сигнала удвоится (сигнал, а не диапазон).
Также, в децибелах может выражаться и уровень сигнала видеопередатчика, а также антенн.
Вы спросите, зачем использовать dB? Ответ прост — с децибелами проще работать для расчетов, там нет умножения, а есть только сложение чисел.
Децибелы (дБ) и диапазон FPV
Сигнал FPV ослабляется при прохождении через воздух — децибелы сигнала уменьшаются по мере того, как вы все дальше улетаете.
Зная общее значение dB FPV системы вашего дрона и значение потери сигнала проходящего через воздух , можно рассчитать диапазон действия сигнала вашей аппаратуры!
Общее значение дБ в системе FPV называется энергетическим балансом линии (link budget в англ. литературе) и определяется на основе:
- Усиления антенны (мощность антенны);
- Мощности передатчика;
- Чувствительности видеоприемника.
Максимальный диапазон — это когда дБ падают до 0 или определенного минимального уровня.
Чем больше энергетического баланса линии, тем больше диапазон. Каждое увеличение на 6 дБ удваивает диапазон.
Да, мы можем определить примерный диапазон вашей FPV системы, но не вплоть до метров. Точный диапазон зависит от множества вводных, таких как столбы, деревья, влажность и так далее.
Но тем не менее, это полезное знание, чтобы определять, насколько лучше будет то или иное оборудование при апргрейдах или новых сборках: какую выбрать антенну, какую выбрать мощность видеопередатчика и так далее.
Усиление антенны — Antenna Gain (мощность антенны)
Все антенны FPV имеют усиление, которые в технических характеристиках указывается как «Gain» или «Коэффициент усиления антенны«, если вы ищете на русском и измеряется в децибелах (dB\дБ):
По факту, это та мощность или то значение, на которое эта антенна способна транслировать сигнал.
Мощность видеопередатчика
Выходная мощность видеопередатчика обычно указывается в милливаттах — mW, но это значение можно легко переводить в децибелы, используя это уравнение:
dBm = 10*log10(mW)
mW = 10^(dBm/10)
Не разбираетесь в математике? Не переживайте, есть много онлайн калькуляторов для конвертации mW в dB, например, вот этот сайт переведет вам все без лишних вопросов: http://wifibird.ru/calculators/3, а также таблица ниже, что даже удобнее:
mW | dBm |
1 | 0 |
10 | 10 |
25 | 13.98 |
50 | 16.99 |
100 | 20 |
200 | 23.01 |
300 | 24.77 |
400 | 26.02 |
500 | 26.99 |
600 | 27.78 |
800 | 29.03 |
1000 (1W) | 30 |
1500 (1.5W) | 31.76 |
2000 (2W) | 33.01 |
Как видите, когда мощность видеопередатчика удваивается — децибелы справа увеличиваются на 3. Однако, чтобы удвоить сам диапазон, требуется увеличение дБ на 6 единиц, об этом написано выше в статье. Получается, что это будет в 4 раза больше мощности видеопередатчика и по мере роста мощности, скорость увеличение дБ уменьшается, поэтому они (децибелы) становятся все менее и менее эффективными для увеличения дальности.
Чувствительность видеоприемника
Чувствительность видеоприемника определяет минимальную радиочастотную мощность, которую может обнаружить приемник. Чем оно более чувствительно, тем больше отрицательное число (да, это отрицательное число).
![Видеоприемник](https://profpv.ru/wp-content/uploads/2019/03/Screenshot_7-3.jpg)
Часто это число производитель не публикует, а если оно все таки указано, то мы не узнаем, насколько оно точное, ведь производители всегда завышают все показатели этого плана.
-85dB — это хорошее значение для приемника ваших очков или шлема.
Модуль приемника RX5808 имеет типичную чувствительность -90 дБ в соответствии с Foxtech. Мы также спросили FuriousFPV о чувствительности True-D, и нам сказали, что она составляет -93 дБм +/- 5 дБм.
Как рассчитать диапазон FPV, чтобы знать, на каком расстоянии будет видео?
Вы легко можете рассчитать диапазон, внеся данные в калькулятор на этой странице, после этого вы увидите расстояние, на которое сможете летать.
Если вам интересно, как это работает
Абсолютный максимальный диапазон определяется, когда мощность сигнала падает до 0 дБ, но видеоприемники (в очках или шлеме) на этот моменте уже перестают что-либо принимать и появляются сильные шумы.
Чтобы обеспечить надежное соединение, нужно принять минимальный уровень, который мы хотим принимать — Link Margin. Например, 10 дБ или 12 дБ.
Используя уравнение Free Space Path Loss с этой страницы, составляем свое уравнение:
Дистанция = 10^((FSPL-LM-32.44)-20*log10(f))/20)
либо такая формула: D=10((FSL/20-32.44/20-logF))
Где:
- FSPL (Free Space Path Loss) = усиление (gain) принимаемой антенны + усиление передаваемой антенны + мощность видеоприемника — чувствительность приемника;
- LM = Link Margin;
- f = частота в MHz (мегагерцы).
Пример того, как dB (децибелы) влияют на диапазон
Возьмем к примеру такие характеристики FPV системы:
- Видеопередатчик 25mW (14 дБ);
- Антенна видеопередатчика: Lollipop V2 (2,5 дБ);
- Приемник очков (или шлема): True-D ( -93 дБ);
- Антенна приемника очков: Lollipop V2 (2,5 дБ);
- Энергетический баланс линии около 10 дБ.
Теперь вставьте эти цифры в калькулятор и получится расстояние 0,52 км.
«Что мне делать, если я хочу удвоить диапазон?» — вы должны добавить 6 дБ:
- Используйте видеопередатчик на мощности 100 mW (20 дБ);
- Или используйте антенну для приемника с более высоким коэффициентом усиления , этот коэффициент должен составлять 8,5 дБ и выше.
Только направленные антенны имеют такой коэффициент усиления, например, Menace Pico Patch (9.4 дБ).
Выполнение 1 из этих пунктов, в теории увеличит диапазон до 1 км. Если вы выполните оба этих пункта, то в теории — диапазон увеличится в 4 раза, до 2 км.
Если вам этого недостаточно, то вы можете использовать видеопередатчики и приемники на частоте 1.3 ГГц, вместо 5.8 ГГц, это позволит вам принимать видео на расстоянии до 10 км в прямой видимости.
Конечно, все это рассчитано, что вы будете летать на открытой местности, а в реальной жизни, скорее всего будут различные препятствия, в виде деревьев, зданий и так далее, поэтому цифры можно немного занижать.
Потери сигнала
Другая потеря сигнала Следующее может привести к потере сигнала и уменьшению диапазона FPV:
- Помехи и шум в окружающей среде или от других пилотов;
- Мощность видеопередатчика падает, когда он сильно нагревается или на улице жаркая погода;
- Зависимость от ориентации антенны:
— При 45 градусах = -3 дБ
— При 90 градусах = -20дБ
— Две линейные антенны, направленные друг на друга = -30 дБ - Поляризация антенны
— Линейная в круговую = -3 дБ
— RHCP к LHCP = -20дБ - Потеря в коаксиальном кабеле и адаптерах SMA, MMCX, UFL (обычно не много, примерно 0,1-0,3 дБ)
- Диаграмма направленности антенны — антенны Omni имеют слабый сигнал непосредственно над ними, а направленные антенны намного менее эффективны за пределами ширины луча.
Выводы
Теперь вы знаете, как увеличить диапазон FPV, кроме увеличения выходной мощности видеопередатчика.
Использование хороших антенн, а также наличие практики после теории о правильной поляризации антенн, их ориентации и так далее — очень важный момент. Мы надеемся, что после этой статьи, у вас появится базовое понимание как это работает и как увеличить дальность принятия видео с квадрокоптера — то есть, как увеличить диапазон FPV, а также, как использовать дБ для оценки диапазона.
Количество открытых и закрытых скобок в формуле не одинаково. Где ошибка?
Спасибо за комментарий! Там действительно лишняя скобка (в конце), убрали ее.
Также, эта формула может быть и такой:
D=10((FSL/20-32.44/20-log F))