Оригінал: https://oscarliang.com/how-antenna-gain-affects-range/

Як коефіцієнт підсилення антени впливає на дальність у FPV

25 травня 2021 р

Коефіцієнт підсилення антени визначає ваш максимальний радіус дії, однак антени насправді не підсилюють радіосигнали, a лише змінюють діаграму спрямованості, що є компромісом між покриттям і дальністю.

Деякі посилання на цій сторінці є партнерськими. Я [автор англомовної версії Оскар Ланг] отримую комісію (без додаткових витрат для вас), якщо ви робите покупку після натискання одного із цих партнерських посилань. Це допомагає підтримувати безкоштовний контент для спільноти на цьому веб-сайті. Будь ласка, прочитайте нашу Політику партнерських посилань для отримання додаткової інформації.

Коефіцієнт підсилення антени

Ідеальна [уявана, ізотропна] антена з посиленням 0 дБ випромінює сигнал однаково в усіх напрямках з нульовими втратами (уявіть сферу). Але такої антени не існує в природі: є напрямки, куди справжня антена випромінює найсильніше, а інші, куди вона майже не випромінює взагалі.

Ось чому типова всеспрямована антена мала б низький коефіцієнт підсилення від 0 дБ до 3 дБ, і вона може випромінювати сигнал досить рівномірно майже в усіх напрямках, більше нагадуючи форму бублика, але не ідеальну сферу.

Спрямовані антени мають набагато більший коефіцієнт підсилення, і вони фокусують сигнал в одному напрямку, щоб досягти більшої дальності.

Кожна антена приймає так само, як і передає, тому коефіцієнт підсилення прийому антени завжди такий самий, як і коефіцієнт передачі.

Щоб отримати базовий огляд антен FPV, перегляньте ці посібники:

Як вибрати найкращу FPV антену [перекладено українською: https://bit.ly/LiangBestFPVAnt]
Як поляризація впливає на характеристики антени [перекладено українською: https://bit.ly/LiangBestFPVAnt]

Підсилення антени та її спрямованість

Коефіцієнт підсилення антени – це міра підсилення антени в децибелах (дБ), яка дорівнює 10*log10 (P~~out~~/Pin).

(прим. пер.:
[де G~~max~~ — коефіцієнт підсилення антени в напрямку найінтенсивнішого випромінювання; E~~max~~ — напруженість поля, створюваного антеною в певній точці в напрямку найінтенсивнішого випромінювання; Ei — напруженість поля, створюваного ізотропною антеною в тій самій точці.])

Не переживайте, якщо не розумієте, просто пам’ятайте, що чим вищий коефіцієнт підсилення, тим більш спрямована антена – більша відстань, менша ширина променя.

Збільшення підсилення на 3 дБ подвоює потужність сигналу, а збільшення на 6 дБ подвоює радіус дії. Однак, як уже згадувалося, спрямовані антени не є підсилювачами. Це лише фокусування всієї енергії у більш вузькому пучку.

Хорошим прикладом є повітряна куля з водою.

Кількість води — це загальна потужність вашого відеопередавача (або подумайте про це як про охоплення сигналом), і вона не змінюється незалежно від того, як ви її стискаєте чи розтягуєте, у ній залишається та сама кількість води.

Використовуючи антену з різним підсиленням і діаграмою спрямованості, можна лише змінити форму повітряної кулі. Повітряна куля може стати довшою, але вужчою, тому загальний об’єм залишиться незмінним.

Іншою аналогією може бути порівняння лампочки і ліхтарика, який представляє всеспрямовану антену та спрямовану антену.

Хоча прийом сигналу стає вужчим із збільшенням підсилення антени, поширеною технікою є використання приймача з рознесеними антенами. Це дозволяє кільком антенам працювати разом, постійно перевіряючи силу сигналу кожної антени та вибираючи ту, яка має найсильніший сигнал. Таким чином ми отримаємо більший радіус дії і ширше покриття.

Коли ви зрозумієте основну концепцію, ви можете перевірити як використовувати посилення антени (в дБ) для оцінки дальності [перекладено українською: https://bit.ly/LiangMaximizingFPVrange].

Діаграма спрямованості

Кожна антена має різну діаграму спрямованості.

Діаграма спрямованості гіпотетичної ідеальної антени при посиленні 0 дБ. Це майже ідеальна сфера як по вертикальній, так і по горизонтальній осі.

Це стандартна всеспрямована 3 дБ антена штирьова антена. Зверніть увагу, що вона має значні втрати сигналу зверху та знизу (90/270 градусів). Подібна діаграма спрямованості стосується більшості всеспрямованих антен FPV.

Як бачите, коефіцієнт підсилення фактично змінюється залежно від того, з якого напрямку ви на це дивитесь. Отже, коли ми говоримо про підсилення антени, ми насправді маємо на увазі її максимальне підсилення в певному напрямку.

У 3D ця схема випромінювання виглядає як пончик :)

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.

Як збільшити відстань?

Зазвичай існує 2 способи збільшити радіус дії вашої системи FPV: збільшити потужність відеопередавача [перекладено українською: http://bit.ly/LiangBestVTX4FPV-uk-UA] або використовувати антену з більшим коефіцієнтом підсилення на стороні приймача.

Збільшення потужності відеопередавача було б останнім, що я б запропонував, просто тому, що це може бути незаконним, і це буде споживати більше енергії та виробляти більше тепла. Спробуйте спочатку оновити свої антени та знайти найкраще поєднання для конкретного застосування та стилю польоту.

Поширеною практикою є використання всеспрямованої антени (з низьким підсиленням) і спрямованої антени (з високим підсиленням) разом на приймачі рознесеного сигналу. Це поєднує найкраще з обох типів, чудове покриття та великий радіус дії.

Історія редагування

Жовтень 2013 – стаття створена
Травень 2017 р. – стаття переглянута
Лютий 2019 р. – статтю оновлено
Травень 2021 – переглянуто

ВИБРАНІ КОМЕНТАРІ

ROB

2nd April 2023 - 9:09 am

Чи збільшить антена з більшим коефіцієнтом підсилення сигнал квадрокоптера/Vtx або збільшить дальність передачі? Думаю оновити антени на моєму квадрокоптері, але не знаю, чи покращить це щось. У мене вже є якісні антени з високим коефіцієнтом підсилення на моїй земній станції, але я хочу максимізувати свій дальній зв'язок.
REPLY
OSCAR

2nd April 2023 - 10:14 am

https://oscarliang.com/best-fpv-antenna/#:~:text=For%20VTX%20antennas%2C%20you%20want,the%20best%20of%20both%20worlds
українською: https://drive.google.com/file/d/13ytwiuHZ9DEcv1IHZMO8-Q5EomyfTl37/edit.
REPLY

RAY MORRIS

11th January 2023 - 4:25 pm

Якби підсилювачі та антени використовували однакове значення дБ, їх просто додавали би разом. Таким чином, якщо підсилювач насправді має значення 5 дБі, то загальне значення було б 17 дБі.

Але підсилювач може видавати лише певну потужність, яка вимірюється в дБм, а не в дБі. Якщо ви подаєте 1000 ватт в підсилювач FPV, ви не отримаєте 2500 ватт на виході. Ймовірно, це підсилювач зі значенням 5 дБм, що означає, що він на 5 дБ сильніший за 1 мВт. Іншими словами, це 10000 міліватт, тобто 10 ватт. Якщо вашa радіосистема має модуль потужністю 1 ватт, ви не отримуєте підсилення 5 дБі. Ви просто збільшуєте потужність з 1 ватта до 10, що відповідає 3 дБі.

Збільшення на 6 дБ подвоює максимальну дальність.
REPLY

JACK L

10 вересня 2021 р. - 13:47

З усією повагою, я думаю, що я повинен трохи не погодитися, з того, що я прочитав, дБ просто означає децибел щодо чогось на кшталт потужності, що випромінюється від підсилювача, сама антена не створює або не має децибел. Я проводжу дослідження, намагаючись з’ясувати, як зрозуміти всі різні рейтинги, які виробники ставлять на антени, і всі вони використовують дБ, але з однією або двома літерами, що позначають значення потужності відносно чогось іншого. Like dBm виражає потужність (у дБ), що відповідає 1 міліватту. Я виявив, що більшість fpv-антен позначено як dBi або dBic, і я все ще намагаюся краще зрозуміти їх, оскільки з останнім трохи складніше розібратися. Мабуть, дБі — це посилення в дБ, пов’язане із ізотропним випромінювачем, що є неможливим фактором, але встановленим неможливим фактором для оцінки різних антен. Ось посилання, яке спрямувало мене на цей шлях. Заздалегідь дякую за інформацію, яку ви можете надати, щоб це було легше зрозуміти. researchgate.net/post/What_is_the_difference_between_antenna_gain_measured_in_dB_and_dBi
ВІДПОВІДЬ
TOM

20 січня 2022 р. - 15:02

Зазвичай посилення вказують у дБ лише для математики. Оскільки радіотехніки традиційно використовують логарифми для додавання та віднімання джерел і втрат (на відміну від ряду множень і ділень), вам потрібно перетворити коефіцієнт підсилення в логарифмічне значення (наприклад, P*G = 10*log10(P)+10*log10 (G), де права частина перетворена в дБ).
ВІДПОВІДЬ

JACK

26 травня 2021 р. - 10:26 год

Привіт Оскар,

Мої окуляри Fatshark recon v3 і не мають рознесення.

Чи існують якісь типи антен 2-в-1 спрямовані + всеспрямованi?

Або є якісь хороші всеспрямованi, які можуть забезпечити хороший радіус дії.. Я просто шукаю 1-2 км, і все. У мене є Flywoo Explorer lr 600mw vtx.

Дякую,
ВІДПОВІДЬ
OSCAR

26 травня 2021 р. - 12:22

Ні, вам просто потрібно використовувати всеспрямованy антену, для безпеки.
Mожете оцінити радіус дії за допомогою цього калькулятора (укр)
https://oscarliang.com/js/fpvrange.html

Використовуючи всеспрямованi антени (наприклад, 2 дБ) на обох кінцях на 600 мВт, ви можете отримати 1,5 км радіус дії в найкращому випадку.
Перегляньте цю публікацію (укр), щоб отримати рекомендації щодо антени: https://oscarliang.com/best-fpv-antenna/#the-best-fpv-antennas-for-mini-quad

Коефіцієнт підсилення антени

Підсилення антени та її спрямованість

Діаграма спрямованості

Як збільшити відстань?

Історія редагування​

Історія редагування