Оригінал: https://oscarliang.com/best-fpv-antenna/
| 🫂 | Нижче вичитаний людьми машинний український переклад оригіналу. Для VictoryDrones переклад вичитала Faina. Хочете покращити переклад чи знайшли помилку? — Лишіть коментар (Ctrl+Alt+M або «Меню» > «Вставка» > «Коментар»). Ми теж живі люди (як і ви) і робим помилки. Роботи їх, до речі, також роблять 😉 |
|---|
Посібник із вибору та використання антен для FPV-дронів
8th March 2025
Найкращі FPV-антени для FPV-дронів 3
Антени для VRX та FPV-окулярів 6
Яка поляризація антени найкраща для FPV-дронів? 13
Коли слід використовувати антени CP 15
Коли слід використовувати LP-антени 15
Чи можна використовувати LP і CP антени разом? 15
Відмінності між LHCP і RHCP 16
Коефіцієнт підсилення антени 17
Частота і смуга пропускання 20
Монопольна (Monopole) антена 23
Антена листок конюшини (Cloverleaf) 25
Перехресна (Crosshair) антена 29
Міркування щодо вибору антени для FPV 29
Порівняння передавальних і приймальних антен 30
Як встановити антену відеоприймача? 35
Уникайте згинання кабелю антени 37
FPV-антени є вирішальним фактором, що визначає дальність дії та рівень
сигналу вашої FPV-системи. З такою великою кількістю різних типів антен на
ринку може бути складно вибрати правильну антену для вашої конкретної
установки. У цьому посібнику ми розглянемо основи будови антени, різні типи
доступних антен і надамо вам поради щодо вибору правильної антени.
Незалежно від того, новачок ви чи досвідчений FPV-пілот, цей посібник надасть
вам цінну інформацію про FPV-антени.
Найкращі FPV-антени для FPV-дронів
Наведені нижче рекомендації щодо антен підходять як для аналогових, так і
для цифрових систем; просто переконайтеся, що ви вибрали правильну
поляризацію (RHCP або LHCP). Для DJI та Walksnail рекомендується
використовувати LHCP, оскільки це рекомендовано виробниками або входить до
комплекту поставки. Використання протилежної поляризації не впливає на
продуктивність, якщо ви використовуєте відповідні антени на передавальному та
приймальному кінцях. Шукаєте антени для системи DJI FPV? Я розповім про це в
Всенаправлені антени
(найкраще співвідношення ціни та якості)
Xilo AXII
виробляється компанією GetFPV і є хорошою бюджетною
FPV-антеною. Найкраще те, що вона поставляється з різними типами роз'ємів
(SMA, RP-SMA, MMCX і UFL), різними типами коаксіального кабелю (жорстким і
гнучким) і поляризацій (RHCP і LHCP), щоб задовольнити ваші потреби.
https://oscarliang.com/product-7sso
XILOAXII Amazon https://amzn.to/3IW3sHE
https://oscarliang.com/product-azay
GetFVP https://www.getfpv.com/xilo-axii-long-range-5-8ghz-antenna-rhcp.html
Rush Cherry
гідна бюджетна антена
Як альтернатива XILO для покупців за
межами США, Cherry також поставляється з різними роз'ємами і поляризацією.
Вона має міцний корпус, який захищає антену в разі сильних падінь.
AE https://aliexpress.com/e/_DmaS67R
Amazon https://amzn.to/4aNWksO
Lollipop 4+
Найдешевший з тих що варто придбати
Foxeer Lollipop, можливо, й не забезпечує найвищих показників, але пропонує пристойну якість для тих, хто має обмежений бюджет і хоче замінити дипольні антени. Ці антени дуже міцні завдяки товстому пластиковому корпусу.
AE https://s.click.aliexpress.com/e/_oDZIcYd
Amazon https://amzn.to/3Ucpn4a
RDQ https://oscarliang.com/product-xz3d
Lumenier AXII 2
Найкращий у своєму класі
Lumenier AXII 2 — це компактна, але міцна антена, яка забезпечує рівномірне покриття сигналу. AXII 2 доступна в різних варіантах: з роз’ємами MMCX, UFL і SMA та з різною довжиною ніжки, що робить її універсальним вибором, здатним задовольнити більшість, якщо не всі, ваших потреб.
GetFPV: https://oscarliang.com/product-3pwf
Amazon: https://amzn.to/3h0tWrH
RDQ: https://oscarliang.com/product-9ioz
TrueRC Matchstick
Найкращий у своєму класі
Matchstick — це фактично добре відома антена Singularity у посиленому корпусі для додаткової міцності. На відміну від класичних антен типу "конюшиновий лист", TrueRC Matchstick має компактний дизайн і міцний герметичний пластиковий корпус, що робить її
високоефективним, але довговічним варіантом. Вона може похвалитися
вражаючою ефективністю 99% у поєднанні з майже ідеальним осьовим
співвідношенням (з перехресним відхиленням до -30 дБ), що робить її чудовою
для усунення багатопроменевих перешкод.
Amazon https://amzn.to/3JdX6Vp
GetFPV: https://oscarliang.com/product-0o20
RDQ https://oscarliang.com/product-eb2r
Foxeer Micro Lollipop (маленька мікро-антена)
AE https://aliexpress.com/e/_DkY1mvj
Amazon: https://amzn.to/4d42cjZ
RDQ: https://oscarliang.com/product-4ef0
TrueRC Singularity Short
Мала преміум-антена для мікродронів
RDQ: https://oscarliang.com/product-npd0
Amazon: https://amzn.to/4cOH018
Антени для VRX та FPV-окулярів
Lollipop (Long & Angle SMA)
Найдешевшe з тих що варто придбати
Foxeer Lollipop Long Video Receiver Antenna Vrx
Використання довгої антени на FPV-окулярах допомагає уникнути перекриття сигналу головою пілота, забезпечуючи чіткіше та надійніше з'єднання.
AE: https://s.click.aliexpress.com/e/_DD8esWB
Makerfire: https://oscarliang.com/product-tfiw
TrueRC Singularity Stubby
Якщо ви хочете отримати високоякісні антени, які не будуть сильно обтяжувати ваші FPV-окуляри, TrueRC Singularity Stubby - один з найкращих варіантів. Ці антени є всенаправленими, що означає, що вони найкраще працюють, коли ви перебуваєте в центрі зони польоту. Однак, якщо ви схильні літати перед собою, стоячи на краю зони польоту, комбінація пластинчатих (patch) антен може дати вам кращий радіус дії.
RHCP для аналогових систем [Поляризація з правостороннім круговим обертанням]
RDQ: https://oscarliang.com/product-90d9
GetFPV: https://oscarliang.com/product-husz
Amazon: https://amzn.to/4cOH018
LHCP для цифрових систем (Walksnail and DJI) [Поляризація з лівостороннім круговим обертанням]
RDQ: https://oscarliang.com/product-9n6w
GetFPV: https://oscarliang.com/product-rh9l
Amazon: https://amzn.to/4cOH018
Menace PicoPatch
Найдешевшe з тих що варто придбати
Menace Pico-Patch — це дуже компактна та доступна за ціною спрямована патч-антена з широким покриттям сигналу, забезпечує непогану продуктивність і чудово підходить для FPV-дронів. Ознайомтесь з моїм оглядом антени Pico-Patch.
GetFPV: https://oscarliang.com/product-k6jp
RDQ: https://oscarliang.com/product-9imj
TrueRC X-Air MKII
Найкращe
Це антена, яку варто обрати, якщо вам потрібна спрямована антена з високим підсиленням для польотів на велику відстань. Вона забезпечує підсилення 10 дБ при куті променя 120°.
RHCP для аналогових систем
GetFPV: https://oscarliang.com/product-khsf
Amazon: https://amzn.to/4arnfLz
RDQ: https://oscarliang.com/product-qsct
LHCP для цифрових систем
(Walksnail and DJI):
GetFPV: https://oscarliang.com/product-d9e0
Amazon: https://amzn.to/3vTsGDJ
RDQ: https://oscarliang.com/product-c724
VAS Crosshair XTREME Mini –
високоякісна спрямована антена, яка не виглядає громіздкою на ваших тонких FPV-окулярах. На папері вона має схожі характеристики з X-Air MK.II з точки зору коефіцієнта підсилення та ширини променя. Однак XTREME - це антена типу Crosshair, і вона повинна мати кращу ефективність, ніж пластинчата (patch)антена. Вона також має майже ідеальне осьове співвідношення, що означає, що вона може краще справлятися з багатопроменевими спотвореннями.
VAS Crosshair XTREME
Amazon: https://amzn.to/44ERBIk
GetFPV: https://oscarliang.com/product-ruur
RDQ: https://oscarliang.com/product-voo4
Що таке FPV-антена
FPV-антена відповідає за передачу відеосигналу з камери дрона на окуляри або монітор пілота в режимі реального часу, дозволяючи пілоту керувати дроном і бачити те, що бачить дрон. Якість, продуктивність і конфігурація ваших FPV-антен відіграють вирішальну роль у визначенні дальності, чіткості та надійності передачі відеосигналу.
Анатомія антени FPV
Антена - це просто шматок або шматки дроту, які перетворюють електричний сигнал в електромагнітні хвилі і навпаки. Незалежно від конструкції або зовнішнього вигляду, кожна антена складається з одних і тих же основних частин:
-
Елемент [Element]: Провідний матеріал, який передає і приймає електромагнітні хвилі.
-
Площина заземлення [Ground Plane]: Площина заземлення антени пов'язана з електричним заземленням пристрою. Вона також виготовлена з провідного металу і слугує електричним еталоном стану елемента. Правильно налаштована площина заземлення може посилити радіосигнал, випромінюваний або прийнятий елементом будь-якої антени.
-
Коаксіальний кабель [Coaxial Cable]: Спеціальний тип екранованого дроту,який передає сигнал між роз'ємом і елементом антени, не випромінюючи радіосигналу. Вони використовуються для збільшення довжини антени ічасто виготовляються з жорсткого матеріалу. Коаксіальні кабелі не потрібні, якщо роз'єм безпосередньо з'єднаний з елементом.
-
Штекер - роз'єм антени [Connector] - це те, що фізично з'єднує елемент і площину заземлення з передавачем і приймачем відеосигналу.
Елементи антен FPV часто виготовляються з тендітних мідних дротів і зазвичай поміщаються в пластиковий захисний кожух. Ці корпуси не послаблюють сигнал забезпечують підтримку антени під час падінь.
Спрямованість антени
При виборі антени найголовнішим рішенням є вибір її спрямованості, яка може бути спрямованою або всеспрямованою.
Всеспрямовані (omni-directional) антени випромінюють радіохвилі однаково в усіх напрямках, тоді як спрямовані (*directional) антени фокусують радіохвилі в одному напрямку.
Класичною аналогією може бути порівняння лампочки і ліхтарика, якa представляє всеспрямовану антену та спрямовану антену. Якщо обидва джерела світла працюють на однаковій потужності, ліхтар може досягати далі, оскільки він фокусує світло в одному напрямку, але за рахунок меншої ширини променя.
Всенаправлені антени чудово підходять для повсякденних польотів і забезпечують хороше покриття сигналу навколо пілота. Спрямовані антени часто використовуються в дивергентних приймачах, де вони можуть працювати в парі з всеспрямованою або декількома спрямованими антенами для покриття всіх необхідних кутів.
Diversity-приймач може приймати два сигнали від двох антен і відображати сильніший сигнал.
Поляризація антени
Поляризація антени - це класифікація FPV-антен. Існує два типи:
- Лінійна поляризація (LP)
- Кругова поляризація (CP)
І в межах кругових поляризованих антен ви маєте
- лівобічні поляризовані антени (LHCP)
- правобічні поляризовані антени (RHCP)
Лінійна поляризація
Лінійна поляризація використовується в багатьох базових антенах, таких як
стандартні дипольні антени, що постачаються з вашими VTX (відео передавачем)
і VRX (відео приймачем), або навіть у вашому домашньому WiFi.
При лінійній поляризації сигнал коливається або горизонтально, або
вертикально в одній площині під час свого проходження.
Кругова поляризація
Конюшиновий лист з трьома і з чотирма пелюстками і спіральні антени є прикладами
поширених антен з круговою поляризацією.
Кругова поляризація передбачає передачу сигналів як у горизонтальній, так і
у вертикальній площинах зі зсувом фази на 90 градусів, що нагадує штопор, який
обертається.
Однак у кругової поляризації є важливий момент: напрямок радіохвиль
"закручується". Існує лише два напрямки: правобічна кругова
поляризація (RHCP) і лівобічна кругова поляризація (LHCP). Якщо ви
передаєте радіохвилю за допомогою однієї антени, вам потрібно прийняти цю
хвилю за допомогою іншої антени з тим самим обертанням. Тому ви повинні
використовувати антени RHCP на вашому приймачі тільки в тому випадку, якщо
ваш передавач також має антену RHCP, і те ж саме стосується антени LHCP.
Невиконання цієї вимоги призведе до значної втрати сигналу.
Яка поляризація антени найкраща для FPV-дронів?
Антени з круговою поляризацією, як правило, вважаються кращими для FPV
дронів з наступних причин:
-
Лінійні поляризовані антени набагато чутливіші до багатопроменевих перешкод порівняно з антенами з круговою поляризацією.
-
На дальність дії LP-антени сильно впливає вирівнювання антени, а підтримувати хороше вирівнювання антени на квадрокоптері весь час практично неможливо, оскільки він постійно обертається навколо всіх осей.
Лінійні поляризовані антени широко використовуються завдяки своїй структурній простоті. Вони, як правило, менші, легші, дешевші і простіші у виготовленні. Загалом, лінійна поляризація є хорошим вибором для далекого радіусу дії, оскільки вся енергія фокусується в одній площині. Однак перевага дальності рідко реалізується через багатопроменеві перешкоди.
Щоб досягти найкращого прийому, як на передавальній, так і на приймальній стороні повинні використовуватися антени з лінійною поляризацією, і вони повинні бути вирівняні, щоб забезпечити максимальне перекриття випромінювання. FPV дрони постійно обертаються навколо всіх 3 осей, що робить майже неможливим підтримання ідеального вирівнювання. Наприклад, коли антени передавача і приймача знаходяться під кутом 90 градусів одна до одної, вони матимуть найменше перекриття сигналу, що призводить до втрати потужності сигналу на понад 20 дБ (зменшення радіусу дії на понад 90%), що називається перехресною поляризацією. Антени з круговою поляризацією можуть бути більш придатними для радіоуправління літаками, автомобілями, човнами тощо.
З іншого боку, кругові поляризовані сигнали завжди перекриваються, незалежно від того, під якою орієнтацією або кутом знаходиться ваш FPV-дрон відносно приймальної антени (втрата сигналу не відбувається незалежно від вирівнювання антени). З цієї причини антени з круговою поляризацією є стандартом для FPV-дронів.
Ще однією перевагою кругових поляризованих антен є їхня здатність протистояти багатопроменевим перешкодам. Багатопроменеві перешкоди — це форма шуму в аналоговому відеосигналі, яка часто проявляється у вигляді випадкових змін кольору, статичного, зашифрованого зображення та пропусків. Це відбувається, коли сигнал відбивається від об'єктів (наприклад, стін і землі), спотворюється з фазовою затримкою і втручається в основний сигнал.
Для звичайних польотів FPV-дронів рекомендується використовувати
CP-антени. Однак деякі пілоти можуть віддати перевагу спеціально виготовленим
LP-антенам, оскільки їх можна зробити меншими, легшими і міцнішими,
незважаючи на гірші радіочастотні характеристики.
Коли слід використовувати антени CP
-
Під час польотів поблизу великих об'єктів, таких як дерева, будівлі, або в
закритих приміщеннях, таких як автостоянки і стадіони, де буде значна кількістьбагатопроменевих перешкод.
-
Під час виконання акробатичних польотів, коли орієнтація та кут нахилу
літака постійно змінюються. -
Під час польотів на малих висотах (польоти на близькій відстані).
Коли слід використовувати LP-антени
-
Під час стабільного прямолінійного польоту без значних коливань по крену і
тангажу. -
Коли розмір, вага та міцність антени є найбільш важливими факторами.
Чи можна використовувати LP і CP антени разом?
Ви можете змішувати лінійно поляризовані антени та антени з круговою
поляризацією у вашій FPV-системі, але ціною певних втрат сигналу. Нерідко деякі
гонщики використовують дипольні антени на дронах для зменшення ваги та
довговічності, а на відеоприймачі ставлять кругові антени. Ви будете страждати
від втрати сигналу приблизно на 3 дБ (30%), але це не так вже й погано для
польотів на короткі дистанції, таких як перегони. RHCP/LHCP в цьому випадку не
має значення. Але це все одно краще, ніж найгірша ситуація при використанні
тільки лінійно поляризованих антен на обох кінцях, де максимальне зниження
сигналу становить 97% (30 дБ). Це компроміс між продуктивністю і довговічністю.
Для звичайних FPV-пілотів я все ж рекомендую використовувати тільки CP-антени.
Відмінності між LHCP і RHCP
Антени з круговою поляризацією бувають лівобічними (LHCP) або
правобічними (RHCP). Передавач і приймач повинні мати відповідні антени,
інакше це може призвести до значних втрат сигналу. Якщо ви змішаєте LHCP і
RHCP антени, вони все одно працюватимуть, але радіус дії значно зменшиться.
Це відбувається тому, що антена LHCP відхиляє сигнал від антени RHCP і
навпаки. Наскільки сильно вона відхиляє, залежить від осьового співвідношення
антен. ( Див. нижче: “Осьове співвідношення”).
Ця властивість антени CP може бути корисною для захисту від
багатопроменевого сигналу. Кожного разу, коли CP-сигнал відбивається від
об'єкта, він змінює напрямок своєї поляризації. А антена LHCP відхиляє сигнал
RHCP і навпаки (перехресна поляризація). Крім того, коли один пілот
використовує антени LHCP, а інший - RHCP, між ними буде менше перешкод.
Тому ви повинні використовувати один і той же тип антени на приймачі та
передавачі. Якщо ви змішаєте LHCP і RHCP, ви будете страждати від значних втрат
сигналу. ( http://intofpv.com/t-can-i-use-rhcp-antenna-with-lhcp-antenna-for-fpv )
Для пілотів, які літають у групі, краще мати обидві антени LHCP і RHCP для
гнучкості. Якщо ви більшу частину часу літаєте наодинці, то це не має значення,
оскільки і LHCP, і RHCP мають однакові характеристики. Антени RHCP більш
поширені для аналогових FPV-систем, тоді як LHCP більш поширені для цифрових
FPV-систем, таких як DJI і Avatar.
Ефективність антени
Коли справа доходить до проектування FPV-антени, слід враховувати кілька
вимірів продуктивності, в тому числі:
-
Посилення [Gain]
-
Діаграма спрямованості [Radiation Patern]
-
Осьове співвідношення [Acial Ratio]
-
VSWR
-
Налаштування частоти та діапазон [Frequency tuning and range]
-
Імпеданс [Impedance]
Особисто я зосереджуюся на перших чотирьох факторах при виборі антен.
Однак, якщо ви купуєте у відомого бренду, вам не варто надто перейматися
цими деталями. Зрештою, ми тут не будуємо ракети для NASA, тож немає
потреби створювати собі головний біль!
Якщо вам цікаво дізнатися більше про ці концепції, є багато чудових ресурсів,
таких як https://antenna-theory.com та сторінка антени у Вікіпедії (https://en.wikipedia.org/wiki/Antenna_(radio) ). У наступних розділах я надам
коротке пояснення, що означає кожен термін.
Коефіцієнт підсилення антени
Коефіцієнт підсилення антени - це показник діапазону і кута покриття спрямованої антени. Це міра того, наскільки більше потужності може випромінювати антена в певному напрямку порівняно з ізотропним випромінювачем (теоретичною антеною, яка випромінює однаково в усіх напрямках). Коефіцієнт підсилення антени виражається в децибелах, або dB.
Вищий коефіцієнт підсилення зазвичай означає більшу дальність дії, але вужчу ширину променя. Коефіцієнт підсилення антени може змінювати діаграму спрямованості, яку можна побачити в технічному паспорті антени. Для антен VTX потрібно використовувати всенаправлені антени з меншим коефіцієнтом підсилення, щоб отримати краще покриття в усіх напрямках навколо дрона. Для антен VRX потрібно використовувати комбінацію всенаправленої антени з низьким коефіцієнтом підсилення і спрямованої антени з середнім/високим коефіцієнтом підсилення, щоб отримати найкраще з обох варіантів. Якщо ви не літаєте на великі відстані, ви також можете просто використовувати всенаправлені антени з низьким коефіцієнтом підсилення на вашому відеоприймачі.
Для більш детальної інформації: Як коефіцієнт підсилення антени впливає на дальність? (https://fpv-manuals.victory-drones.com/docs/Drone_Components_and_Selection/How_Antenna_Gain_Affects_Range)
Маючи справу з децибелами, корисно пам'ятати, що кожні 3 dB посилення, які ви отримуєте від антени, еквівалентні подвоєнню потужності вашого передавача. Наприклад, якщо ви можете досягти посилення на 6 dB, замінивши антену на нову з відеопередавачем потужністю 200 mW, це еквівалентно переходу на відеопередавач потужністю 800 mW, а це може збільшити дальність дії вдвічі! (6 dB = 3 dB + 3 dB = два подвоєння = 4x, 200 mW × 4 = 800 mW). У мене є докладний посібник, який пояснює, як використовувати dB для FPV: https://fpv-manuals.victory-drones.com/docs/Radio_Control_and_Video_Systems/Maximizing_FPV_Range_Understanding_dB_and_Optimizing_Setup
Діаграма спрямованості
Діаграма спрямованості вашої антени представлена двома діаграмами: одна дивиться вниз на антену, а інша - збоку. Ці діаграми можуть підказати вам, де знаходяться найслабші області прийому/передачі.
Ось приклад антени з коефіцієнтом підсилення 0 dB. Як бачите, вона дійсно всеспрямована і має майже ідеальну сферичну діаграму спрямованості.
Однак всеспрямовані антени в реальному житті зазвичай мають слабкі місця вгорі і внизу, а 3D-діаграма спрямованості більше нагадує форму пончика. У двовимірному вигляді вона утворює вісімку у вертикальній площині і коло в горизонтальній площині.
Це демонструє важливий момент під час польоту дрона на великих висотах - не літайте над собою! Верхня частина діаграми спрямованості - це область, де посилення найслабше, і ви з великою ймовірністю втратите сигнал.
І ось у нас спрямована антена на 8 дБ (патч-антена). Як ви бачите, більша частина сигналу фокусується в одному напрямку і є невеличкі пелюстки в протилежний бік.
Низький коефіцієнт підсилення може здатися менш привабливим з точки зору дальності дії, але він може забезпечити більш надійну роботу завдяки більш сферичній діаграмі спрямованості. Ви можете отримувати досить сильні сигнали, якщо направити антену прямо на приймач.
Осьове співвідношення
Насправді не існує ідеальної кругової поляризованої антени. Наприклад, антена RHCP може випромінювати 90% сигналу RHCP і 10% сигналу LHCP. Отже, все одно можуть бути перешкоди, навіть якщо ви робите все ідеально. Для вимірювання цієї властивості антени використовується осьове співвідношення.
У термінах FPV, це вимір того, наскільки чутлива антена до багатопроменевих перешкод. Антени з кращою здатністю не сприймати багатопроменеві перешкоди полегшують польоти в районах з великою кількістю бетону і металу.
Ідеальна циркулярно поляризована антена має осьове співвідношення 1, тоді як антени з осьовим співвідношенням ближче до 1 мають більшу здатність відкидати багатопроменеві перешкоди.
Частота і смуга пропускання
Антени налаштовуються на певну частоту, наприклад, довжина дипольної антени визначає частоту, на яку вона налаштована. На цій частоті антена матиме найкращі характеристики при передачі і прийомі.
Якщо ви передаєте або приймаєте на трохи вищій або нижчій частоті, антена все одно матиме прийнятні характеристики, і цей "прийнятний діапазон" називається смугою пропускання. За межами смуги пропускання рівень сигналу значно знижується або навіть відкидається.
Ви повинні розуміти, на яку частоту налаштована ваша антена і яка її смуга пропускання, щоб вибрати найефективніший канал/частоту для використання. В іншому випадку ви з більшою ймовірністю отримаєте перешкоди і втратите зображення.
Це може навіть призвести до перегріву і пошкодження відеопередавача, оскільки надсилання потужності на непідходящу антену може відбити її назад, де вона може накопичуватися у вигляді тепла.
У будь-якому випадку, для FPV більшість антен, розрахованих на 5,8 ГГц,повинні працювати на всіх каналах в діапазонах A, B, E, F і R, якщо в специфікаціях продукту не вказано інше.
SWR (КСХ)
SWR / VSWR, VSWR розшифровується як "коефіцієнт стоячої хвилі КСХ" (оріг. “Voltage Standing Wave Ratio.”) . Він вимірює ефективність антени, показуючи, скільки енергії відбивається назад після того, як ви вкладаєте в неї енергію.
При проектуванні антени ми прагнемо отримати значення VSWR якомога ближче до 1. VSWR 1 означає, що ми можемо передати 100% енергії в антену і вивести її в навколишній світ.
VSWR між 1 і 2 вважається допустимим, але все, що вище 2, є поганою характеристикою.
Зверніть увагу, що VSWR змінюється з частотою. Коли ми говоримо про налаштування антени, ми маємо на увазі частоту з найнижчим VSWR.
OwlRC випускає доступний вимірювач VSWR (або SWR) для аматорського використання.
При SWR (КСХ), що дорівнює 1, 100% енергії передається через антену без жодних втрат. Однак у реальному світі антени неминуче мають деякі втрати. Антени для високих частот вимагають надзвичайно точної конструкції (наприклад, з точністю до 0.1 мм) і дуже чутливі до використаних матеріалів, включно з типом припою та пластику. Деякі добре спроєктовані антени, такі як Pagoda, мають більшу толерантність до таких відхилень, тому зазвичай мають досить низький КСВ по всьому діапазону.
При КСХ 2 приблизно 89% потужності проходить через антену, а 11% повертається назад до передавача, тому КСХ нижче 2 вважається ознакою антени з прийнятними характеристиками.
Коли антену використовують для передавання сигналу, високий КСХ може спричинити перегрів передавача та потенційно пошкодити радіоапаратуру при тривалому використанні. Натомість, якщо антена використовується лише для прийому, високий КСХ не зашкодить приймачу, але може погіршити якість прийому сигналу.
| переклад таблиці | |
|---|---|
| SWR | КСХ (Коефіцієнт стоячої хвилі) |
| THRU. POWER | Вхідна потужність (%) |
| REFL. POWER | Відбита потужність (%) |
| SIGNAL LOSS (dB) | Втрати сигналу (дБ) |
| SIGNAL LOSS (%) | Втрати сигналу (%) |
| RANGE | Дальність сигналу (%) |
Зверніть увагу, що КСХ змінюється залежно від частоти. Коли йдеться про «налаштування антени», мається на увазі частота, на якій КСХ є найнижчим. Оскільки для FPV ми використовуємо діапазон 5.8 ГГц, нас цікавлять лише значення КСХ у частотному діапазоні від 5645 МГц (5.645 ГГц) до 5945 МГц (5.945 ГГц).
Вимірювання КСХ не є обов’язковим методом для порівняння, яка антена краща, але є корисним інструментом для визначення, чи підходить антена для певного частотного діапазону, а також допомагає обрати найкращий канал для використання.
Детальніше:
Я протестував багато антен і опублікував їхні графіки КСХ тут:
https://fpv-manuals.victory-drones.com/docs/Radio\_Control\_and\_Video\_Systems/SWR\_Plots\_of\_FPV
Придбайте LiteVNA і вимірюйте КСХ антен у себе вдома:
https://fpv-manuals.victory-drones.com/docs/Radio_Control_and_Video_Systems/How_to_Measure_Antenna_SWR_with_LiteVNA
Ефективність антени
Хоча КСХ має значення, це не єдиний чинник, що впливає на роботу антени. Ефективність антени так само важлива. Ефективність означає, яка частка енергії, що надходить до антени, фактично випромінюється як радіочастотний сигнал.
Наприклад, розглянемо два варіанти антен для VTX потужністю 100 мВт:
-
Антена A має КСХ 1.2:1 (99.2%) та ефективність випромінювання 80%.
-
Антена B має КСХ 2.0:1 (88.9%) та ефективність випромінювання 90%.
Попри те, що через антену B проходить менше потужності через вищий КСХ, вона насправді випромінює більше енергії (80.01 мВт), ніж антена A (79.36 мВт), завдяки вищій ефективності. Це показує, що антена з вищим КСХ, але кращою ефективністю, може забезпечувати загалом кращу продуктивність.
Типи антен
Ми розглянули майже всі основи FPV-антен, тепер дозвольте представити різні типи антен, які зазвичай використовуються в FPV.
| всенаправлені | спрямовані | |
|---|---|---|
| лінійна поляризація | монопольна, діпольна | патч |
| кругова поляризація | “конюшиновий лист”, “пагода” | спіральна, патч, перехресна (cross-hair) |
Монопольна (Monopole) антена
Опис:
Тип: Всенаправлені лінійні
Області застосування: Передавачі та приймачі
радіоуправління
Монопольна антена - це найпростіша форма антени, що складається з неекранованого суцільного дроту, який виконує роль антенного елемента. Вона дуже поширена в радіоприймачах завдяки своїй низькій вартості та простоті ремонту. Однак вона не така ефективна, як дипольні антени. Довжина відкритого дроту має вирішальне значення, оскільки вона визначає резонансну частоту, на якій він може приймати сигнали".
Навчальний посібник: як зробити монопольну антену. (https://oscarliang.com/make-simple-whip-antenna-5-8ghz-linear-polo/ )
Дипольна (Dipole) антена
Опис:
Тип: Всенаправлена лінійна
Області застосування: Передавачі і приймачі радіоуправління, відеопередавачі
Багато радіо- та відеоапаратури постачається з дипольною антеною. Вони легкі і можуть бути зроблені дуже міцними проти падінь.
Дипольна антена має просту конструкцію, що складається з двох елементів однакової довжини, які перпендикулярні один до одного, як правило, на прямій лінії. Один елемент є випромінюючим елементом, а інший служить площиною заземлення. Дипольна антена має дещо вищий коефіцієнт підсилення, ніж монопольна, за рахунок зниження ефективності вертикальної характеристики антени.
Антена листок конюшини (Cloverleaf)
Опис:
Тип: Всенаправлені кругові
Області застосування: Антени передавачів і приймачів відеосигналу
Конюшиновий лист з трьома і з чотирма пелюстками були найпоширенішими антенами для міні-квадрокоптерів FPV.
Ці антени є всенаправленими, як дипольні. Кругова поляризація антен забезпечує фантастичну продуктивність незалежно від їхньої орієнтації одна відносно іншої. Вони також менш чутливі до багатопроменевих перешкод, тому ви можете літати навколо стін і дерев з кращою якістю відео.
Однак вони відносно крихкі, тому часто поставляються в різних корпусах і захисті. Їх іноді називають "грибовидними антенами" через форму захисного корпусу.
Антена Пагода (Pagoda)
Опис:
Тип: Всенаправлені кругові
Області застосування: Антени для передавачів і приймачів відеосигналу
Pagoda - це відносно нова конструкція антени для FPV, випущена в 2016 році.
Це всенаправлена кругова поляризована антена, яка часто використовується на
VTX. Унікальний дизайн і використання матеріалів (друкована плата) роблять її
дуже довговічною. Її відносно легко виготовити, тому вона дуже популярна серед
радіоаматорів.
Такі антени дешевші у виробництві, оскільки їх можна друкувати на
друкованих платах, і їхня якість буде приблизно однаковою. Однак вони менш
ефективні, оскільки використовують скловолокно (склопластик), а не повітря як
діелектрик, тому ви можете отримати нижчий RSSI, ніж антени з ідентичними
характеристиками, які використовують дроти (з повітрям як діелектриком).
Детальніше див. розділ про пагодові антени. (https://oscarliang.com/pagoda-antenna-realacc/ )
Спіральна (Helical) антена
Опис:
Тип: Кругова направлена
Застосування: Відеоприймачі
Спіральні антени - це пружиноподібні, спрямовані антени з круговою поляризацією. Кількість витків котушки визначає коефіцієнт підсилення антени.
Спіральні антени з 1 або 2 витками мають характеристики, які можна порівняти з типовою патч (patch) антеною. Однак додавання 6+ витків може покращити радіус дії антени на порядки. Чим більше обертів на спіральній антені, тим вище її підсилення. За розміром вони не такі компактні, як патч-антени.
Наприклад, це 5.8GHz 12dbi спіральна антена з 7 витками.
Для більш детальної інформації ознайомтеся з нашою статтею про спіральні
(helical) антени та патч (patch) антени. (https://oscarliang.com/helical-patch-antenna-58ghz-fpv/ )
Патч (Patch) антена
Опис:
Тип: Спрямовані лінійні або кругові
Застосування: Передавачі радіоуправління та відеоприймачі
Патч антени також є спрямованими і можуть бути як з лінійною, так і
з круговою поляризацією.
Вони відносно недорогі у виробництві, оскільки їх можна друкувати на
друкованих платах, але їхня ефективність нижча, ніж у інших типів антен, які
використовують повітря як діелектрик, наприклад, у спіральних антен.
Пластинчасті антени зазвичай мають меншу спрямованість, ніж гвинтові, і
займають меншу площу.
Ось приклад того, як виглядає патч-антена зсередини.
Перехресна (Crosshair) антена
Опис:
Тип: Направлена кругова
Застосування: Відеоприймачі
Перехресна антена має активний елемент на певній відстані від масивної пластини. Однак елементи і пластина розділені діелектриком з повітряним проміжком, а не скловолокном, як у пач (patch) антенах, що забезпечує кращу ефективність.
Міркування щодо вибору антени для FPV
Початківцям найкраще починати з всенаправлених кругових поляризованих антен, наприклад, типу "лист конюшини" або "пагода".
Ефективність антени значною мірою залежить від якісного матеріалу і точності, тому хороші антени коштуватимуть дорожче. Однак деякі першокласні антени можуть коштувати в 2-3 рази дорожче, ніж дешевші, хоча вони можуть принести лише 5% або 10% покращення діапазону.
Осьове співвідношення також є важливим фактором, який зазвичай не згадується виробниками. Але ви можете дізнатися про його характеристики з відгуків в Інтернеті.
Зрештою, найкраща антена для вас буде залежати від вашого бюджету і дослідження пристроїв.
Після того, як ви інвестували в налаштування приймача, ви можете розглянути можливість придбання спрямованих антен для поліпшення якості сигналу і розширення діапазону.
Порівняння передавальних і приймальних антен
Антени призначені для прийому, передачі або для того й іншого. Важливо вибрати правильну антену для кожного завдання.
Для надійної роботи слід використовувати всеспрямовану антену на відеопередавачі. Це пов'язано з тим, що квадрокоптер постійно рухається і обертається, і неможливо утримувати спрямовану антену, націлену на відеоприймач пілота.
Ви можете використовувати високоспрямовану антену на вашому відеоприймачі, оскільки ви можете направити антену в певному напрямку. Якщо у вас є диверсифікаційний (diversity) приймач на окулярах, ви можете комбінувати як спрямовані, так і всенаправлені антени, щоб отримати найкраще з обох варіантів.
Типи антенних роз'ємів
Для антенних роз'ємів ми зазвичай використовуємо SMA і RP-SMA. Вони
відрізняються за конструкцією і не сумісні один з одним, тому переконайтеся, що
ви купуєте відповідний роз'єм. Перегляньте цю статтю, щоб дізнатися про
відмінності між SMA і RP-SMA. Якщо ви новачок у цьому хобі, спробуйте
використовувати тільки SMA, щоб не заплутатися в майбутньому. Різниці в
продуктивності немає.
Для роз'єму SMA існує два варіанти: SMA і RP-SMA. Вони можуть виглядати
схоже, але вони не сумісні один з одним. Різниці в продуктивності між ними
немає.
"Роз'єми U.FL" стають популярними в останні роки завдяки своїй легкій вазі
та компактному розміру. Однак вони надзвичайно крихкі та мають обмежену
кількість циклів з'єднання.
MMCX - це новий тип роз'єму, який використовується в VTX і антенах. Це
ідеальний баланс між роз'ємами SMA та U.FL з точки зору ваги та розміру. MMCX-роз'єм
- набагато міцніший за U.FL
- має набагато більшt циклів з'єднання
- можепережити більш жорсткі аварії, ніж UFL, і в той же час
- займає меншу площу, ніж SMA.
Довговічність
При виборі FPV-антени для FPV-дронів важливо враховувати її довговічність.
Антена встановлюється зовні, вона схильна до пошкоджень і, ймовірно,
переживе багато падінь протягом свого життя. Тому важливо вибрати антену, яка
зможе витримати неминучі пошкодження, особливо якщо ви часто падаєте.
Приймаючи рішення, враховуйте, наскільки міцною та довговічною є антена,
обирайте ту, що постачається з міцним захисним корпусом.
Вага
Розмір і вага антени часто залишаються поза увагою, але вони стають все
більш важливими, оскільки FPV дрони стають легшими. Заощадження навіть
кількох грамів може покращити продуктивність вашого квадрокоптера та
збільшити час польоту. Тому важливо враховувати вагу антени при її виборі для
вашого міні-квадрокоптера.
Як встановити антену VTX?
При встановленні антени VTX (відеопередавача) найголовніше - тримати її
подалі від будь-яких провідних матеріалів. Це пов'язано з тим, що ці матеріали
можуть блокувати або поглинати радіохвилі, що призведе до послаблення
вашого сигналу.
Також важливо використовувати жорстку антену, оскільки довша антена
може створювати вібрації під час польоту, які ускладнюють налаштування дрона
або спричиняють більше шуму.
Найкраща орієнтація антени VTX залежить від вашого стилю польоту. Якщо
ви проводите більшу частину часу в круїзі, ваш квадрокоптер може бути
нахилений вперед на 20-30 градусів. Якщо встановити антену з нахилом назад, то
під час польоту вона буде спрямована вертикально, що є оптимальним
положенням антени.
Для захисту гоночних дронів антени VTX часто встановлюють всередині
3D-друкованого кріплення TPU. Однак це може бути не найкращим вибором для
польотів на великі відстані.
У мене є ціла стаття, в якій я детально розповідаю про розміщення антен. (https://fpv-manuals.victory-drones.com/docs/Radio_Control_and_Video_Systems/How_to_MountPosition_RTX_Ant_on_FPV_Drone)
Як встановити антену відеоприймача?
При встановленні антени відеоприймача необхідно враховувати тип вашої
системи. Для приймача з однією антеною рекомендується використовувати
кругову поляризовану всенаправлену антену, в той час як для
диверсифікаційного (diversity) приймача з декількома антенами рекомендується
використовувати спрямовану та всенаправлену антени для забезпечення кращої
продуктивності.
Під час польотів на великі відстані зазвичай встановлюють модуль
відеоприймача на штативі, щоб запобігти несподіваним змінам орієнтації антени
через рухи тіла. Штатив також може допомогти відрегулювати антену, щоб
переконатися, що вона спрямована в правильному напрямку. Якщо ви носите
антену на окулярах, ви можете спробувати рухати головою, щоб спрямувати її на
модель, коли сигнал слабшає.
Використання SMA-адаптерів
Ви можете використовувати адаптери для конвертації між різними роз'ємами
(RP-SMA, SMA, MMCX, U.FL тощо). Ці адаптери навіть поставляються з кутами 45
градусів або 90 градусів, якщо ви хочете направити антену під певним кутом.
Однак при використанні цих адаптерів або коаксіальних подовжувачів
спостерігається певна втрата сигналу, зазвичай це кілька відсотків втрати
потужності, залежно від якості та конструкції.
Але іноді переваги використання адаптера або подовжувача переважують
невеликі втрати сигналу. Наприклад, ви можете використовувати подовжувач
коаксіального дроту, щоб збільшити відстань між антеною VTX і радіоприймачем
або іншими джерелами перешкод. Або ви можете використовувати 45-градусний
адаптер для оптимізації орієнтації антени відеоприймача.
Уникайте згинання кабелю антени
Вигинання кабелю антен може призвести до втрати сигналу, зазвичай при 90-градусному вигині втрата може становити близько 0,3 дБ або більше. Спробуйте зовсім не згинати антену та кабель, якщо можливо, або зменшити радіус вигинання до мінімуму.
Покриття антен
Це загальна практика в гонках - захищати антени за допомогою деталей, виготовлених на 3D-принтері, або термоусадочними трубками, однак це може вплинути на продуктивність антени - тобто змінити її налаштовану частоту (зазвичай зміщується вниз), іноді навіть призводить до втрати сигналу (до 2dB або більше). Якщо у вас немає обладнання для коригування зсуву частоти, це може бути досить великою невідомою, тому, мабуть, краще уникати покриття ваших антен термоусадкою, TPU (термопластичний поліуретан) або PLA (полілактид), якщо якість відеосигналу для вас важливішa, ніж захист антени.
Зроби сам FPV-антену
Виготовлення власної FPV-антени може здатися складним завданням, але це
може бути економічно вигідним варіантом. Вам не потрібно повністю розуміти
конструкцію антени, щоб зробити хорошу антену - матеріали дешеві і
легкодоступні. Все, що вам потрібно - це коаксіальний кабель, мідний дріт і
пластикові опори, а також дотримуватися простого правила і бути точним у своїх
вимірах.
Однак майте на увазі, що виготовлення високоефективної антени вимагає
великої точності, і навіть невеликі помилки можуть суттєво вплинути на її
ефективність. Якщо ви шукаєте першокласну продуктивність, найкраще купувати
антени від перевірених виробників.
Моя спроба зробити антену “конюшиновий лист”
https://oscarliang.com/make-diy-cloverleaf-antenna/
Відео про збірку пагоди: https://www.youtube.com/watch?v=49rRR8iEiKc
DIY Helical від IBCrazy: https://www.rcgroups.com/forums/showthread.php?1377791-Circularly-Polarized-Helical-antenna-7-5-13-dbi-New-Wave-Trap-match!
Висновок
Отже, ми розглянули деякі основи і міркування при виборі FPV-антени на 5,8 ГГц, а також деякі рекомендації щодо вибору антени для FPV-польотів.
Сподіваюся, цей посібник допоміг вам вибрати найкращу FPV-антену для вашого міні-квадрокоптера!
Історія редагування:
Травень 2017 - Створено статтю
Вересень 2018 - оновлено "Рекомендації щодо антен" та додано інформацію про "Частоту антени"
Березень 2019 - додано інформацію про VSWR, адаптери та подовжувачі
Липень 2020 - оновлено продукти
Березень 2022 - оновлено продукти
Червень 2022 - додано детальну інформацію про те, як монтувати VTX/VRX
Березень 2025 - оновлено посилання на продукти
Лютий 2026 - оновлено рекомендації щодо антен і сумісних аксесуарів