Как коэффициент усиления антенны влияет на радиус приема FPV

antenna-gain-8db

Коэффициент усиления антенны и диаграмма направленности излучения связаны между собой и, по сути, показывают максимально достижимый радиус уверенного приема. В этой статье мы рассмотрим, как именно коэффициент усиления влияет на расстояние уверенного приема сигнала, разберем все достоинства и недостатки антенн с большим коэффициентом усиления.

Есть 2 простых способа увеличения радиуса приема FPV сигнала: увеличить мощность видео передатчика или использовать направленную антенну с большим коэффициентом усиления.

Хоббийщикам не следует слепо увеличивать мощность видео передатчика для увеличения радиуса, просто потому что: первое, он будет тяжелее; второе — он, возможно, будет незаконным; и, третье, он будет потреблять больше энергии и сильнее греться. Так что остается только один вариант — использование антенн с высоким коэффициентом усиления.

Что такое коэффициент усиления антенны

Коэффициент усиления антенны измеряется в децибелах (дБ, dB). 10*log(Pout/Pin)Подробнее на википедии.

Как правило производители антенн указывают их коэффициент усиления. Это значение дает нам кое-какую информацию про изменение диаграммы направленности. Однако, как правило, значение указывается у направленных антенн, и неизвестно у ненаправленных.

Каждые 3 дБ увеличивают радиус уверенного приема сигнала в два раза. Однако увеличение радиуса происходит из-за фокусировки в одном направлении, т.е. антенна становится все более направленной, угол основного лепестка уменьшается.

Очень похоже на шарик. Его объем — это мощность передатчика (или общая площадь покрытия сигналом), это значение не меняется, оно постоянно, но антенна с другим коэффициентом усиления и с другой диаграммой направленности может изменить форму этого шарика. Чем сильнее вы его растягиваете, тем более вытянутым он будет.

water_balloon-fpv-antenna-gain-theory-analogy

Другой пример — лампочка и фонарик. Где лампочка — это аналог ненаправленной антенны, а фонарик — направленной.

fpv-antenna-light-bulb-torch-flash-light-analogy

Несмотря на то, что с увеличением коэффициента усиления антенны, излучение становится все более направленным, а расстояние приема увеличивается; общее правило остается тем же — использовать диверсити приемник с 2 антеннами, работающими одновременно. Этот способ позволяет увеличить радиус приема, и дает большой угол на малых дистанциях.

Диаграмма направленности

У всех антенн своя диаграмма направленности, и сейчас вы хорошо увидите влияние коэффициента усиления.

Диаграмма направленности гипотетической, идеальной антенны с усилением 0 дБ. Это практически идеальная сфера.

antenna-gain-0db

А это стандартная ненаправленная штыревая антенна с коэффициентом усиления 3 дБ. Обратите внимание на значительную потерю в вертикальной плоскости сверху и снизу (именно поэтому при пролете над собой связь часто прерывается, прим. перев). Подобная диаграмма направленности у всех ненаправленных антенн.

antenna-gain-3db

Если изобразить эту диаграмму направленности в 3D, то получится пончик.

pagoda-antenna-fpv-radiation-pattern-3d

Вот пачт, направленная антенна с коэффициентом усиления 8 дБ. Как видите, сигнал сфокусирован в одном направлении (справа, в вертикальной плоскости), собственно, чего и следовало ждать от направленной антенны.

antenna-gain-8db

Заключение

Использование антенн с высоким коэффициентом усиления не может волшебным образом добавить мощности в вашу FPV систему, просто происходит фокусировка сигнала в определенном направлении, так что дистанция уверенного приема увеличивается только в одном, нужном направлении. Важно помнить, что увеличение расстояния и коэффициента усиления приводит к уменьшению угла приема.

При выборе антенны для мини коптера лучше выбирать ненаправленные антенны с небольшим коэффициентом усиления, т.к. на коптере вы будете летать около себя.

В диверсити системах обычно используют пару антенн — ненаправленная антенна + направленная антенна. Направленная антенна позволит вам отлететь подальше в одном направлении, а ненаправленная антенна даст возможность летать на коптере вокруг себя, без потери сигнала.

История изменений

  • Октябрь 2013 — написана первая версия статьи
  • Май 2017 — обновление статьи

 

Оригинал: How Antenna Gain affects Range in FPV

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Лимит времени истёк. Пожалуйста, перезагрузите CAPTCHA.