»
Anténní soustavy pro přijem

English

Úvod

Všesměrová pozemní anténní soustavy

Pevné směrové anténní soustavy

Pozemní anténní soustavy s antenna-trackerem

Výhody a nevýhody systémů s antenna-trackerem

 

V průběhu existence tohoto webu se anténní technika pro FPV dynamicky vyvíjela, především díky nadšenci IBCrazy (Alex Greve), jehož zásluhou bylo na FPV trh přineseno mnoho nových produktů a který stále intenzivně pracuje na vývoji nových invencí. Ten přinesl na trh řadu kruhově polarizovaných antén, které umožnily dobré potlačení odraženého vlnění – hlavního nepřítele FPV-letců.

Odrazy byly hlavní překážkou širšího využití pásma 5.8GHz. Fantastický rozvoj kruhově polarizovaných antén pro toto pásmo potlačil tento nedostatek. Podstatně menší dosah než u nás nelegálních pásem 900MHz, 1.1GHz až 1.3GHz nikoho příliš netrápí, protože „FPV-lid“ létá v doporučeném rozsahu středních vzdáleností „na dohled“. Naopak výhody tohoto pásma, jakými jsou malé rozměry antén, jejich nízká hmotnost, kompaktnost, kvalita obrazu a legitimita provozu takřka vytlačila ostatní frekvenční pásma na okraj zájmu FPV-letců.

V tomto článku se budu zabývat různými variantami anténních sestav pozemních stanic. Různé typy antén a rozbor jejich vhodnosti na přijímací a vysílací straně byl již popsán. V následujících příkladech budou použity příklady kruhově polarizovaných antén. Popsané kombinace směrových a všesměrových typů jsou ale analogicky použitelné i pro lineárně polarizované antény, pochopitelně při uvážení předností a nedostatků, které každý z těchto druhů polarizace má.

Všesměrové typy antén vysílají vskutku všesměrově pouze v horizontální rovině, v rovině vertikální je prostorový segment v ose antény signálem pokryt velmi špatně nebo takřka vůbec. Směrovou charakteristiku takové antény si připomeňme tímto obrázkem:
Směrová charakteristika všesměrové antény
Pří použití 600mW vysílače a běžně dostupného BlueBeam setu antén s Cloverleaf anténou na straně modelu a SPW pro pozemní stanici lze ve volném prostoru dosáhnout solidního obrazového spojení až na vzdálenost 1.5km.

Nejjednodušší FPV soustava

To je v drtivé většině případů víc než dostatečné. Připomeňme, že je to dosah víc než legální, kterým se rozumí okruh přímé optické viditelnosti bez optických pomůcek (cca 700m).

Toto uspořádání poskytuje maximální možnou míru mobility. Nejsou potřeba žádné kabely, stativ, externí přijímač ani antenna-tracker. Stačí nasadit brýle, zapnout RC-soupravu a hodit model do vzduchu. Pro polétání v okruhu přímé optické viditelnosti ideální sestava.

Dále uvedené ceny jsou platné k prosinci 2013 a nelze je brát jako směrodatné. Přesto poměr cen různých sestav se v čase příliš nemění a dává obrázek o rámcových nákladech na jejich pořízení.

Seznam komponent (celkem $490):

  • Video vysílač 600mW $70
  • SPW anténa $45
  • FPV-brýle $300
  • Přijímač integrovaný do FPV-brýlí $34
  • Cloverleaf anténa pro model $39
Jednoduchá FPV soustava s externím videopřijímačem

Pokud nemáme integrovaný přijímač, využijeme externí přijímač umístěný co nejvýše na stativu.

Na dosahu této sestavy se nemění nic, jen se vyhneme možnosti zastínění příjmu signálu v určitých pozicích naší hlavou nebo tělem.

Seznam komponent (celkem $515):

  • Video vysílač 600mW $70
  • SPW anténa $45
  • FPV-brýle $300
  • Přijímač Uno5800 $61
  • Cloverleaf anténa $39

Nevýhodou je omezení dosahu na cca 1.5km a fakt, že při přeletu modelu nad hlavou bude docházet k výraznému zhoršení příjmu i výpadkům obrazu.

Směrové antény (z kruhově orientovaných jmenujme helixovou anténu), vysílají především ve směru osy antény, kde dosahují značného zisku, a tedy i prodlouženého dosahu.
Směrová charakteristika helixové antény

S tímtéž vysílačem 5.8GHz 600mW na straně modelu a 7-8 závitovou helixovou anténou na straně pozemní stanice můžeme aspirovat až na dosažení 5km dosahu velmi kvalitního video přenosu.

Jednoduchá FPV soustava pro prodloužený dosah

Tento obrázek ukazuje nejjednodušší sestavu pro dosažení středního a dlouhého dosahu, pokud předem známe předpokládaný cíl letu.
Bohužel je velmi snadné vyletět z cca 25° širokého letového kužele a ztratit video spojení. Pokud si jste vědomi polohy v prostoru a zachováte klid, je zpravidla snadné stativ pootočit předpokládaným směrem a spojení obnovit.
U kratších helixů s cca 5 závity je možné i jejich připojení přímo na FPV-brýle a pozicování hlavou.

Seznam komponent (celkem $555):

  • Video vysílač 600mW $70
  • Helixová anténa pro pozemní stanici $85
  • FPV-brýle $300
  • Samostatný přijímač Uno5800 $61
  • Cloverleaf anténa pro model $39

FPV-letcům vybaveným diversity receiverem, který umožňuje připojení více anténních vstupů s automatickým výběrem nejlepšího signálu, se otevírá cesta k provádění různých anténních kombinací, jejichž praktičnost a smysluplnost si dále rozeberme.

Sestava helixové a SPW antény na diversity receiveru je nejčastější, přitom stále ještě kompaktní a dostupná.

Správná soustava helixu a SPW Správná soustava helixu a SPW

Z vpravo naznačené směrové charakteristiky je zřejmé, že v axiálním směru jsme schopni dosáhnout značného dosahu a současně při vracení modelu ze vzdáleného cíle, kdy model vyletí z příjmového kužele helixové antény, příjem převezme SPW anténa, která v tomto uspořádání pokryje i segment nad hlavou a dokonce velkou část prostoru za námi a vedle nás do několika set metrů.

Bohužel mnoho FPV- letců instaluje kombinaci helixové a SPW antény i tímto nesmyslným způsobem a po fórech šíří podiv nad tím, že jim instalace nefunguje.

Chybná soustava helixu a SPW Chybná soustava helixu a SPW

Výsledná směrová charakteristika je součtovou charakteristikou obou dílčích, takže je zřejmé, že je to uspořádání velmi nerozumné. Ve vzdálenosti větší jak cca 1.5 km nás SPW anténa při vylétnutí z příjmového kužele helixové antény určitě před výpadkem signálu nezachrání stejně jako v předchozím případě, ale navíc neodstraníme ani výpadky signálu při letu nad hlavou. Získáme jen pokrytí při létání okolo v okruhu 360°, ale to v předchozí instalaci velmi srovnatelně.

Seznam komponent (celkem $779):

  • Video vysílač 600mW $70
  • Helixová anténa pro pozemní stanici $85
  • SPW anténa pro pozemní stanici $45
  • FPV-brýle $300
  • Diversity přijímač Duo5800v3 $240
  • Cloverleaf anténa pro model $39

V podobném smyslu orientace na stativ umísťujeme i lineárně polarizované typy, tedy např. směrovou panelovou anténu v kombinaci s pigtailem.
V úvahu připadají i kombinace lineárně a kruhově polarizovaných typů antén, např. lineárně polarizované panelové antény s SPW anténou, neboť příjem kruhově polarizovaného vlnění je lineárně polarizovanou anténou možný (s malou ztrátou). Možný je i příjem lineárně polarizovaného vlnění kruhově polarizovanou anténou a přijímačové straně.
Byť jsou podobné kombinace možné, není běžné ani rozumné se do nich pouštět a celý anténní systém se staví buď lineárně nebo kruhově polarizovaný. Každý z těchto systémů má své přednosti i nevýhody a s ohledem na ně se typ polarizace předem vybírá.

 

Použití antenna-trackeru nám otvírá zcela nové obzory. S jeho nasazením obsáhneme s vynikajícím pokrytím celou oblohu, a to při použití helixové antény až do 5km dálky i výšky, při radiálním nasazení SPW antény v okruhu 1.5km.

Směrová soustava s antena-trackerem Směrová soustava s antena-trackerem

POZOR! SPW anténa musí být na antenna-tracker nasazena radiálně, tj. osou antény kolmo k modelu, jako na předchozím obrázku. Tam spolu s helixovou anténou vytváří kombinaci nesmyslnou, ale v „sólo“ případě nikoliv! Najdou se borci, kteří jsou schopni nasadit ji na antenna-tracker axiálně, tedy osou antény směřující k modelu. To je orientace, v níž je příjem antény nejhorší a ještě trvají na tom, aby antenna-tracker k tomu pozicoval a tuto nejhorší možnou orientaci trvale udržoval!

Pokud současně s helixou anténou připojíte axiálně i SPW anténu na druhý vstup, pojistíte se pro případ, že by antenna-tracker třeba kvůli krátkému výpadku GPS signálu zatuhnul a model vyletěl z příjmového kužele helixové antény. V případě vzdálenosti větší než 1.5km vás druhá, SPW anténa již nezachrání, ale také úhlové změny polohy modelu za trvání krátkého GPS výpadku budou zanedbatelné a jeho příjem se pravděpodobně obnoví dříve, než z příjmového kužele helixové antény vyletíte.

Použití antenna-trackeru přináší nejlepší možnou kombinaci anténní sestavy s jejím automatickým naváděním za modelem, která zajišťuje krystalicky čisté video s minimem rušení a pokryje celou oblohu. Výsledky jsou prostě fantastické a mnoho perfektních videí na YouTube je pořízeno právě touto technikou.

Bohužel má to své nevýhody:

  • extrémní pořizovací náklady
  • nutnost instalace GPS do modelu a další elektroniky k přenosu polohy modelu na zem
  • nutnost nastavení správné orientace antenna-trackeru na zemi
  • nutnost čekat na chycení GPS signálu, nastavení „home“ pozice a inicializaci antenna-trackeru

Prostě jestli je něco proti principu „Drag and Fly“, je to právě antenna-tracker. Moje častá osobní zkušenost je, že zatímco rozbalím a našteluju „nádobíčko“, začne foukat, zatímco jinak bych si už dávno užíval let v bezvětří a měl za sebou čtvrthodinu snímání perfektního stabilního videa. Takže polétám s antenna-trackerem, když už to dalo tu práci, a doma pak to ve větru roztřesené a kymácející se video smažu. A zítra znovu, pokud v horším případě celý den neprší!

A teď se držte, v kalkulaci komponent jedeme z kopce - a bude to svištět:

  • Video vysílač 600mW $70
  • Helixová anténa pro pozemní stanici $85
  • OSD systém s podporou přenosu GPS pozice na zem EagleTree OSDPro $240
  • Pozemní vyhodnocovací stanice pro navádění antenna trackeru za modelem EagleEye Station $100
  • Mechanická jednotka antenna-trackeru pro pohyb ve vertikální rovině (včetně serva) $120
  • Mechanická jednotka antenna-trackeru pro pohyb v horizontální rovině $25
  • Nějaké výkonnější servo k mechanické jednotce horizontálního klopení, např. HS-985MG $60
  • Odrušovací LC filter do modelu (když už to ty prachy má stát, ať je výsledek super) $16
  • SPW anténa pro pozemní stanici $45
  • FPV-brýle $300
  • Diversity přijímač Duo5800v3 $240
  • Cloverleaf anténa $39 pro model
  • Mechanická konstrukce, oživení a nastavení (cca 3 večery – k nezaplacení)

Celkem za nějakých 1340USD. Vítr v kapse? Přeju aspoň bezvětří pro šťastný let!

Zpět

 

ZDA3NmQwOT