»
Rozšířené anténní systémy
English

Sebelepší anténní soustava pozemní stanice vám bude málo platná, pokud video vysílač na modelu nebude vaším směrem vysílat dostatečný signál.

Znovu připomeňme, že na modelu musí být s ohledem na změny jeho polohy v prostoru vždy namontována všesměrová anténa, avšak tyto typy jsou vskutku všesměrově pouze v horizontální rovině, v rovině vertikální je prostorový segment v ose antény signálem pokryt velmi špatně nebo takřka vůbec.

Následující návrhy vycházejí z užití kruhově polarizované Cloverleaf antény na modelu. Z modernějších typů můžeme jako typ s vyšším axiálním ziskem a lepším vykrytím „hluchého prostoru“ montovat Mad Mushroom anténu. Je možné použít i SPW anténu, byť její vhodnější užití nalezneme na straně přijímače.

Směrovou charakteristiku takové antény si připomeňme obrázkem:
Základní anténní sestava modelu
Předpokládejme běžný model samokřídla nebo letadla z pěnového plastu (elaporu). Kromě těchto plastových a pro radiové vlnění dobře propustných dílů obsahuje model ale i komponenty, které pro šíření elektromagnetického vlnění představují vážnou překážku, zejména akumulátor, motor, regulátor a vodivé výztuhy (nezapomínejme na uhlíkové kompozity). Ty při určitých polohách modelu k pozemní stanici mohou způsobit takové zeslabení signálu, které se projeví pruhy v obraze, krátkodobým zrněním, zřídka úplným rozpadem obrazu. Pro signál v pásmu 5.8GHz jsou tyto vodivé části totálně neprůchodné a vytvářejí jakési prostorové kužele radiového stínu s nulovým příjmem.

U kopterů s umístěním antén pod rameny zase představují překážku v šíření signálu podvozek nebo stabilizovaná plošina pro kameru/fotoaparát, zejména jsou-li zhotoveny z uhlíkového kompozitu namísto plastu a především rozsáhlé tělo kamery.

Zastínění signálu elektricky vodivými součástmi modelu

Vhodnější je umístění antény směrem dolů, aby nevykryté prostorové segmenty směřovaly do míst, kde se za běžných podmínek ani pozemní stanice nacházet nemůže, např. nad modelem. Pamatujme ale na to, že např. při létání v horách se pozemní stanice může nacházet pod i nad modelem a při létání v údolí se bude nad modelem nacházet stále.
Inverzní základní anténní sestava modelu
Nevhodné je umístění doprostřed na horní plochu draku mezi křídla, neboť právě zde přímo pod anténou bývá umístěn i akumulátor. To způsobí, že segment, do něhož je už přirozeně vyzařováno málo energie, je pod ním ležícím akumulátorem „umrtven“ zcela.

Přeletům „nad“ hlavou“ se modeláři instinktivně vyhýbají, neboť v této poloze se špatně vizuálně odhaduje klonění letadla i chování ve směru vertikály, ale pokud již předpokládáte, že právě v tomto prostorovém segmentu se Váš model bude nacházet s velkou pravděpodobností (třeba při pokusu o výškový rekord), řešením je sklonění antény bokem nebo vzad. To problém s existencí „hluchého“ prostorového segmentu neřeší, ale může ho vyklonit do polohy, které se budete úmyslně vyhýbat.
Sklonění osy antény modelu pro lety nad pozemní stanicí
Řešením pro fajnšmekry je užití dvou vysílačů na opačných stranách křídla nebo protilehlých ramenech kopteru. Segmenty, které jsou jedním z vysílačů nepokryté, vykryje spolehlivě signál druhého z nich.

Druhý z vysílačů využívá opačné kruhově orientované vlnění. To je podmínkou, jinak by signály obou antén interferovaly, zejména při užití stejných kanálů!

Frekvence druhého z vysílačů může být tatáž, ale lepší výsledky dosáhnete s jiným kanálem. V případě téže frekvence totiž přijímáte nejen signál druhého z vysílačů, nýbrž také odražené vlnění toho prvního vysílače, odrazy a difrakcí zkreslené.
Anténní systém se dvěma anténami na modelu
Budou-li osy obou vysílačů svírat úhel 90°, bude první z vysílačů vysílat v daném směru nejvíce energie právě v poloze, kdy jí ten druhý vysílá právě nejméně a naopak.

Pokrytí celého prostoru signálem při užití dvou antén

Jak již bylo uvedeno, nutné je, aby kruhově polarizovaná vlnění obou vysílačů byla opačně orientovaná a nejlépe na různých kanálech.

K takovému řešení budete potřebovat dvě sady vysílacích a přijímacích antén s opačným smyslem polarizace.

Set antén od circular-wireless.com

Takový set je k sehnání např. u www.circular-wireless.com, ale počítejte s delší dodací lhůtou; tenhle set je lahůdkou pro malou skupinku skutečných nadšenců a vyrábí se kusově na objednávku. Já čekal cca 3 týdny a další dva týdny zabraly doprava a celní řízení.

Uvedený set obsahuje pro přijímačovou stranu dvojici opačně kruhově orientovaných helixových antén s osmi závity. Počet závitů lze v objednávce individuálně specifikovat, ale přesto se jedná o antény směrové (příjmový kužel cca 37°), set je tedy předurčen výhradně pro automatický antenna-tracker.
Počítáte-li s upevněním na pevnou pozemní stanici bez navádění za modelem, bude lépe helixové antény nahradit opačně orientovanou dvojicí SPW antén (k dostání tamtéž).

Set opačně polarizovaných SPW antén Všesměrový set se dvěma anténami na pevném stativu

SPW antény umístíme na antenna-tracker osami rovnoběžně (ale ne protilehle), přičemž tyto osy antén budou kolmé ke spojnici mezi pozemní stanicí a modelem.
Pokud máme antény od jiného dodavatele, ty zpravidla nejsou skloněné, ale tuhost a délka koafiálního kabelu takřka vždy dovolí jeho ohnutí v úhlu 45°. Aby úhel zůstal fixován a paměť materiálu postupně nezpůsobila jeho opětovné napřímení, přiložil jsem ke kabelu dvě tyčky z PP (krátké kousky PP „svářecího drátu“ do pistole na sváření PP) předem za tepla ohnuté do tohoto úhlu a vše stáhnul stahovací bužírkou.

Zapuštění přímo do pěnového materiálu také zajistí pevné fixování.

Zapuštění anténního systému do pěnového modelu

Tato možnost ale komplikuje po zalepení možnost následných změn a především chlazení video vysílače se výrazně zhoršilo, až jsem musel na povrch křídla přimontovat přídavný žebrový chladič. Proto jsem od této konstrukce později upustil a vysílač i antény montuji na povrch křídla, kde je zajištěn lepší přístup i chlazení. Nevýhodou je zranitelnost a vyšší aerodynamický odpor.

Použití dvou odlišných kanálů vyžaduje dva přijímače (např. Immersion Uno5800), připojené ke vhodnému diversity selektoru, např. Oracle nebo EagleTree FPV Ground Station, která zahrnuje také funkcionalitu diversity selektoru.
Pozemní stanice s antenna-trackerem a dvěma videopřijímači

Druhou, kompaktnější metodou je použití diversity receiveru, např. Immersion Duo5800.

Pozemní stanice s antenna-trackerem a diversity receiverem

Ve verzi Duo5800 v3 je toto již HW připraveno a volbu odlišných kanálů má umožnit speciální verze firmwaru, která ale v době vydání tohoto článku ještě nebyla dostupná.

Verze Duo5800 v2 nedovoluje výběr rozdílných frekvencí pro každý z kanálů zvlášť, takže je nutné ho rozmontovat a podomácku lehce upravit, jak je dále popsáno.
Diversity receiver Duo5800 obsahuje dva totožné přijímací moduly Airwave.

Zapojení přijímačového modulu AirWave

Volba frekvence je provedena bitovou kombinací na vstupech B0 až B2 (piny 7-9) podle následující tabulky:


Nejvyšší prioritu má vstup B2. Předpokládejme, že rezistory přivádějící napětí k pinům B2 odpojíme a na jeden z nich trvale připojíme na zem reprezentující logickou úroveň FALSE. Pro volby kanálů CH1 až CH4 se nic nezmění – oba moduly budou přijímat na téže frekvencích odpovídajících kanálům CH1 až CH4. Pro volbu CH5 až CH7 ale díky vnucenému propojení ze zemí se logická úroveň TRUE na pin B2 u jednoho z modulů dostane, zatímco u druhého nikoliv. Získáme tak kanálové kombinace CH5/CH1, CH6/CH2 a CH7/CH3, které nás právě zajímají. Jak na to?

Otevřete diversity receiver Immersion Duo5800 nebo Duo5800 v2 a nalezneme takovýto plošný spoj:

Plošný spoj diversity reeiveru Immersion Duo5800

Pin B2 je ten třetí zprava.

Detail modulu AirWave na plošném spoji

Najděte tedy tentýž pin i na druhé straně plošného spoje.

Jděte po vodivém spoji a uvidíte, že s jedním prokovením vede tento pin dále k rezistoru R14 (těsně pod potiskem C12) a k rezistoru R29 pro druhý z modulů (pod potiskem R27 – potisky jsou posunuté).

Rubová strana plošného spoje Immersion Duo5800

Odpájejte oba označené rezistory. Pro možnost jejich pozdějšího opětovného připájení je výhodné ponechat je z jedné strany připájené a jen je „nadzvednout“, aby se nedotýkaly protilehlé pájecí plošky. Pro jistotu tato místa plošného spoje přelepte malým kouskem průhledné pásky, aby nadzvednuté rezistory po zamontování nemohly nahodile škrtat o hliníkové šasi diversity receiveru!

U jednoho z kanálů (u kondenzátorů C17 a C16) propojte vodičem piny 3 a 7 modulu Airwave (pin 3 je zem), čímž pin B2 tohoto modulu bude vždy držen v logické úrovni FALSE, ať už je pro pin B2 toho druhého modulu Airwave logická úroveň jakákoliv.

Úprava na levé straně desky Úprava na pravé straně desky

A to je všechno.

Pro kanálové volby CH1 až CH4 se nic nemění – ty se odehrávají na téže frekvencích a pro naše účely jsou to kombinace nepotřebné. Navolíte-li ale na diversity receiveru kanál 5, vysílá pravý modul Airwave (při pohledu na smontovaný diversity receiver zezadu) na kanálu CH1 a levý na kanálu CH5, pro navolený kanál 6 je to kombinace CH2/CH6 a konečně pro volbu kanálu 7 je to dvojice kanálů CH3/CH7.

Musíte samozřejmě navolit DIP přepínači tytéž rozdílné kanály na video vysílačích na modelu a hlavně nepoplést smysl kruhové polarizace na video vysílačích a vstupech diversity receiveru. Dvojice antén od Circular Wireless jsou pro jistotu barevně značené červeně a zeleně, ale poznáte to samozřejmě na první pohled podle sklonu segmentů SPW antén a smyslu závitů šroubovice helixu (ale barvičky jsou při jisté míře stresu v terénu přeci jen lepší).

Připomínám, že do popsané úpravy se pouštíte na základě vlastního rozhodnutí a na vlastní riziko a následování tohoto popisu nezavdává důvody k právní odpovědnosti za škodu ze strany autora tohoto popisu nebo odpovědnost za ztrátu garancí diversity receiveru.

Nejsem velkým přítelem dálkových letů za hranici přímé viditelnosti, ale mohu potvrdit velmi kvalitní video-příjem bez duchů v obraze, rozpadu obrazu do pásů či jiného obrazového zkreslení do vzdálenosti 1960m s dvojicí helixových antén se 6 závity, a to při jakémkoli otočení modelu okolo svislé osy nebo klonění do 30°. Podle zkušeností zveřejněných na diskusních fórech na www.FPVlab.com lze s podobným setem s osmizávitovými helixovými anténami při dvojici video vysílačů Immersion 5.8GHz 600mW dosáhnout velmi kvalitního obrazového spojení na nejméně 5km.

Následující video porovnává kvalitu obrazového přenosu při příjmu jediným přijímačem Uno5800 a rozšířeným anténním systémem podle tohoto popisu.

 

NmMzYj