Antény pro FPV drony a jejich využití

Na dronu jsou většinou minimálně dvě antény - jednu pro příjem RC (radio-controlled) příkazů z vysílačky a druhou pro VTX (video transmitter). Ve svém vybavení bys určitě měl mít ještě minimálně tři antény na vysílačce a na brýlích. Jsou to prostě pomocníci, bez kterých by nebylo možné provozovat tenhle FPV koníček. Společné vlastnosti antén a jejich rozdělení? Jdeme na to!

Tip: Jestli jsi nováček a chceš nejdřív základní přehled (ve všem), přečti si článek Závodní drony od A do Z.

Jaké jsou zisky antén?

Nejprve jednotky

Pro každou anténu výrobce udává nějaké hodnoty v jednotkách dBi. V brýlích naopak vidíš hodnoty RSSI (Received Signal Strength Indicator) v dBm a telefon tě před vysokým hlukem varuje v dB. Ty jednotky zní docela podobně, co? Neboj, nebudeme zabřehávat do příliš složitých detailů, ale zkusíme ti to trochu přiblížit.

Jednotka dB je vztažená k poměru měřené hodnoty a hodnoty požadované. RSSI, pokud není uvedeno v procentech (v tom případě by hodnoty byly od 0 do 100), je v jednotkách dBm, kde "m" znamená miliWatt - čili přijatý výkon je porovnaný s 1 mW.

Ta nejdůležitější jednotka je ovšem právě dBi, kde "i" znamená isotropic - úplně jednoduše řečeno - šířeno všemi směry stejně. Jde o zisk ideální antény, která přijímá ze všech směrů stejně, a má proto zisk 0 dBi.

Pokud se v nějakém směru liší, pak bude mít nenulové dBi. U všesměrových (omni) se zisk pohybuje do 2 dBi. U směrových může být zisk ale i 14 dBi.

Co tyto informace prakticky řeknou

V řeči maximální vzdálenosti počítej s tím, že každé 3 dBi znamenají přibližně 1,4x větší vzdálenost.

Dosah si můžeš stejně prodloužit i zdvojnásobením vysílacího výkonu, ale každý vysílač má omezený výkon.

S velkým ziskem přicházejí i negativa

U omni antén se ziskem obvykle přecházíš od sférické vyzařovací charakteristiky - jednoduše koule na obrázku - ke spíše "donutovému" tvaru - to znamená, že kde je obrys daleko od středu, tam je větší zisk. Je vidět, že nemůžeme mít vysoký zisk ve všech směrech. Celkový zisk ze všech směrů dohromady zůstává stejný, ale můžeme vybrat směr, ve kterém budeme přijímat víc - tím přecházíme k vysokoziskovým anténám.

sfericka-vyzarovaci-charakteristikaomni antena

Při zisku 14 dBi bude úhel, ze kterého se signál anténou přijímá, velmi malý. Při long range letech tak riskuješ, že když pohneš hlavou/vysílačkou jiným směrem, než letí tvůj dron, ztratí signál a spadne ti někde, kde ho třeba ani nenajdeš.

Tip: Jestli tě i přesto lákají long range lety, koukni na GPS moduly

 

Rozdělení podle polarizace antény

Polarizace antény nám říká, jakým způsobem se signál šíří vzduchem. Pravděpodobně jsi slyšel o polarizaci například u slunečních brýlí - to je úplně identický případ, jen nemluvíme přímo o světle, ale obecně o elektromagnetické vlně. Ty si chceš ale užít lítání, tak už tě s fyzikou nebudeme dál zatěžovat.

Polarizace a její druhy

U FPV se používají tři druhy polarizace - lineární, RHCP a LHCP. Řekněme, že lineární polarizace je, jako kdybys vzal visící provaz za jeden konec a tahal za něj nahoru a dolů. Takto polarizovaný signál je citlivý na vzájemné natočení antén na vysílači a přijímači.

Lineární polarizace a na co si dát pozor

Pokud jsou na sebe kolmo, přijímač dostává jen velmi málo signálu - proto dbej na to, abys především na svém rádiu měl anténu vždy stejně otočenou jako většinu času na dronu. Lineární signál je velmi náchylný na odrazy od objektů, protože po odrazu je velmi podobně polarizovaný (této vadě se říká multipath). Nemůžeš se mu v prostoru s objekty vyhnout - leda kdybys byl ve vesmíru - a na přijímač přijdou dva signály - jeden přímo z vysílače a jeden opožděný z odrazu. V analogovém videu budeš v takovém případě vidět špatně zbarvené pixely či celé pruhy.

jak vypada linearni polarizace anteny

Kruhová polarizace je výhodnější

Kruhová polarizace je v tomhle ohledu lepší, protože po odrazu se polarizace poškodí a přijímací anténa takový signál nepřijme v plné síle. Pod kruhové polarizace spadá RHCP (analogový přenos) a LHCP (digitální přenos). Používají se ve velké míře ve většině dronech na videopřenos. Existuje pro něj spousta typů antén - tolik, že všechny vyjmenovat zkrátka nedokážeme.

lepsi kruhova polarizace

Zajímavost: RHCP/LHCP jsou zkratky z angličtiny - right hand circle polarized a left hand circle polarized (pravo a levotočivě polarizované).

S anténami přeci souvisí hlavně frekvence

Žijeme v moderním světě, takže dnes již každé druhé zařízení komunikuje bezdrátově. Proto se muselo omezit, v jakých frekvencích můžeme komunikovat, abychom se navzájem nerušili.

Volná pásma, která se v FPV používají, jsou v Evropě 686 MHz, 2,4 GHz a 5,8 GHz. Platí, že čím nižší frekvenci použijeme, tím snadněji signál proniká prostředím. Na druhou stranu se na nižších frekvencích přenáší méně dat - proto se 868 MHz a 2,4 GHz používají především pro ovládání. Z těchto dvou se na long range mise hodí spíše systémy používající 868 MHz a 2,4 GHz na systémy s vyšší obnovovací frekvencí.

Antény pro různé frekvence se liší v rozměrech pólů. Tuto starost za tebe vyřeší výrobce, proto na tobě jen jen si hlídat poznámky s frekvencí pod výrobkem.

Za zmínění by taky stály kanály a pásma, které jsou v tabulce, a překryv s běžně používanými sítěmi. Mobilní síť v česku funguje i na 900 MHz, a proto bys neměl používat americky RC systém na 916 MHz - navíc budeš mít výrazné rušení i na 869 MHz v blízkosti vysílače telefonní sítě. 2,4 GHz má naopak problémy s WiFi. Poblíž frekvence videopřenosu je druhé pásmo WIFi 5 GHz, ale to není přímo rušení na stejné frekvenci.

frekvence-tabulka_min

Jaké máme druhy antén podle konstrukce

Za A všesměrové

Lineární

Takovou využiješ na lehkých a malých koptérách. Často ji můžeš dostat k malým VTX v balení. Je levná, ale přesto odolná

Pagoda

Ta je vhodná pro příjem na brýlích. Není moc odolná, ale je levná. Má také vynikající vyzařovací charakteristiku. Ke správné funkčnosti vyžaduje přesné vzdálenosti mezi deskami konstrukce.

Micro

Vnitřní struktura není u všech stejná a každá značka antén bude uvnitř vypadat jinak. Společným znakem těchto antén je minimalizace váhy.

Stub

To může být jakákoli anténa, jde spíše o délku kabelu k anténě. Stub antény nemají téměř žádný kabel a jsou tvořeny konektorem a vyzařovací konstrukcí antény. Jsou tvořeny pro skladnost a odolnost.

Patch

Směrové antény se středně vysokým vyzařovacím úhlem. Pravděpodobně půjde o spolehlivou volbu pro přijímač v brýlích - pokud létáš před sebou v jednom směru, je to volba přesně pro tebe!

Helical

Tato anténa je nejsměrovější z používaných antén. Skládá se z jednoho rovného pólu a druhým z drátu vytvarovaným do pružiny. Zisk a směrovost závisí především na počtu závitů pružiny.

helical antenna

Tip: K fungování je potřeba udržet přesně tvar pružinového drátu - takové antény si můžeš zkusit vyrobit i doma, ale nepočítej s perfektním příjmem hned po prvním pokusu.

Stručně o konektorech

Každá anténa je třeba někam připojit, proto má konektory - ty ale nejsou vždy stejné! Třeba SMA a RP-SMA pro videopřenos, MMCX, u.FL pro VTX a IPEX 4 na RC přijímačích. 

druhy konektoru

Pár rad závěrem

Už víš, že si máš dát pozor na směrovou orientaci RC antén, ale drž je i dále od ostatních komponent a karbonového rámu. Karbon je vodivý, a tak může stínit signál - proto doporučujeme umístit RC antény například tak, jako je znázorněno na fotce.

Vždy si taky dávej pozor, aby na všech vysílačích byly připojeny antény před jejich zapnutím. U přijímačů to nevadí, nedodávají do antény energii.

A při poškození antény ji rozhodně hned vyměň, především, pokud se jedná o vysílač - mohl by se poškodit.

zapojeni-anten

Už víš vše, co potřebuješ, takže letu zdar!

 

Přihlaste se prosím znovu

Omlouváme se, ale Váš CSRF token pravděpodobně vypršel. Abychom mohli udržet Vaši bezpečnost na co největší úrovni potřebujeme, abyste se znovu přihlásili.

Děkujeme za pochopení.

Přihlášení