В. Яценко - Твой первый квадрокоптер: теория и практика

Несмотря на то, что стандартные антенны от оборудования Wi-Fi визуально совпадают с антеннами для передатчиков радиоуправления, у них может различаться сопрягаемая часть разъема. Различие показано на рис. 2.14. Однако даже в оборудовании Wi-Fi одного производителя могут применяться как прямые, так и обратные пары "штырь — гнездо" в антеннах! Например, в оборудовании Zyxel WiMAX MAX-206 антенны со штыревой частью, совместимые с модулями передатчика Orange Tx, а в некоторых моделях Zyxel Keenetic разъемы инверсные. Поэтому, собираясь заменить сломанную антенну передатчика визуально похожей, убедитесь в совместимости разъемов.

Рис. 2.14. Разъемы типа SMA антенны с гнездовой ( 1) и штыревой частью ( 2)

Примечание

Недобросовестные китайские поставщики зачастую злоупотребляют внешней схожестью антенн для роутеров и антенн для аппаратуры радиоуправления. Более того, иногда в такой же корпус помещают спиральные антенны диапазона 433 МГц для модулей телеметрии. Нельзя приобретать стандартные штыревые антенны, руководствуясь только внешним видом. Лучше лишний раз спросить продавца о рабочем диапазоне. Однако и это не застрахует вас от недобросовестных китайских продавцов, которые стараются продать любую внешне похожую антенну из имеющихся в наличии и уверяют, что это нужный вариант.

Чтобы определить рабочий диапазон без применения специального оборудования, можно аккуратно разобрать антенну и измерить длину четвертьволнового вибратора: для диапазона 2,4 ГГц — 1/4λ = 31 мм; для диапазона 5,8 ГГц — 1/4λ = 13 мм. В бортовых приемниках радиоуправления для экономии веса обычно используются штыревые антенны в виде кусочка провода длиной 31 мм (1/4 длины волны 2,4 ГГц) или в виде центральной жилы экранированного провода, очищенной от экрана на эту же длину.

Малогабаритные антенны на диапазон 433 МГц обычно представляют собой спираль, подключенную к центральной жиле кабеля, и не содержат встроенного противовеса (рис. 2.15).

Рис. 2.15. Внутреннее устройство антенны на частоту 433 МГц

При построении видеоканала часто применяют антенны типа "клевер" (рис. 2.16). Они сочетают в себе круговую поляризацию излучения и почти шарообразную объемную диаграмму направленности. Это означает, что взаимное положение передающей и приемной антенны почти не будет влиять на качество сигнала. Количество лепестков антенны определяет равномерность диаграммы направленности. Чем больше лепестков, тем больше диаграмма похожа на ровный шар. Однако четырехлепестковая антенна тяжелее, поэтому ее ставят на наземное оборудование. Практический опыт множества моделистов также говорит о том, что применение четырехлепестковой антенны на земле более эффективно. Иногда встречается ошибочное мнение, что от количества лепестков зависит волновое сопротивление антенны, но это не так.

Рис. 2.16. Передающая и принимающая антенны типа "клевер"

Направленные антенны

Вариантов конструкции антенн направленного действия намного больше (рис. 2.17 и 2.18), чем ненаправленного. Причем, не всегда для создания направленной диаграммы применяется рефлектор. Эффект направленности может быть образован за счет формирования фазовых сдвигов напряженности электромагнитного поля в элементах конструкции и/или в пространстве вокруг антенны.

Рис. 2.17. Направленная портативная антенна диапазона 2,4 ГГц

Рис. 2.18. Спиральная направленная антенна Helix для приемника видеоканала 5,8 ГГц

При использовании антенн с круговой поляризацией крайне важно совпадение направления вращения вектора поляризации у передающей и принимающей антенны. Например, у спиральных антенн должно совпадать направление навивки спирали. В противном случае произойдет резкое снижение уровня принимаемого сигнала даже при идеальной взаимной ориентации антенн. Особенно легко ошибиться с вектором поляризации при использовании антенн разного типа. Распространенной ошибкой является использование в видеоканале передающей бортовой антенны типа "клевер" и принимающей спиральной без учета направления вектора поляризации.

С другой стороны, при отражении от препятствий (земная поверхность, стены зданий) сигнал с круговой поляризацией становится линейно поляризованным и эффективно подавляется принимающей антенной. Благодаря этому существенно снижается уровень помех на изображении в виде двоящегося изображения и шумов.

Системы слежения за направлением

Использование направленной антенны существенно повышает дальность радиоканала, но возникает проблема удержания направления на движущийся объект. Если направленная антенна смонтирована на пульте или видеоочках, то проблема решается за счет перемещения оператора. В остальных случаях требуется помощь ассистента или специальная автоматическая система слежения за направлением (трекер). Трекеры используются в наземных антеннах приема видеосигнала и телеметрии. Надо иметь в виду, что из-за неоднородностей окружающего пространства может происходить отражение и интерференция сигнала, и оптимальная ориентация антенны может слегка отличаться от фактического направления на объект.

Для трекинга применяются два основных метода: координатный и сигнальный. В первом методе координаты модели, определенные по GPS, по каналу телеметрии или по каналу звука поступают на наземный трекер. Контроллер трекера на основании собственных координат и координат объекта вычисляет направление. Преимуществом метода является простота радиоприемной части, в которой используется только один приемник, устойчивость к захвату ложных источников сигнала.

Недостатки: необходимость точно позиционировать приемную станцию по координатам и азимуту, а для этого она должна иметь собственный компас и приемник GPS или возможность ручного ввода координат. Сложение погрешностей GPS при определении координат двух точек снижает точность наведения. Не учитывается возможность случайных пространственных искажений при распространении сигнала, из-за чего наведение по координатам не всегда оптимально. При потере связи теряются также и Данные о координатах объекта, что усугубляет ситуацию.