Encyklopedia FPV(3)

11. Anteny - miotacze fal

Anteny/radio Ogólnie - temat na książkę.... zastosowałem dosyć duże uproszczenia, mam nadzieję, że bez szkody dla tematu.
Źródło: http://www.dipol.com.pl

O tym jak ważna jest stabilna łączność z modelem FPV nie trzeba przekonywać chyba nikogo. Jednym z elementów wpływającym na jakość połączenia radiowego jest Antena, właściwie dobrana do częstotliwości na której nadajemy/odbieramy i zestrojona z naszym radiem.
Wszystko jest ok dopóki latamy na "fabrycznie" zestrojonych urządzeniach radiowych. Antenę dobrał za nas producent - zazwyczaj są to anteny dla całego podzakresu częstotliwości tj. grupy kanałów - czyli mało optymalne.
Co jeżeli jednak zechcemy latać dalej wyżej i z większymi mocami na prototypowych urządzeniach radiowych ?
Musimy zbudować antenę zapewniającą stabilną łączność.

Film - przykład z porównaniem anten fabrycznych - baciki i o polaryzacji kołowej.


Antena niby nic skomplikowanego - kawałek drucika, płytki miedzianej i obudowa - a jednak...

Konstrukcja anteny, jej budowa jest ściśle powiązana z:
- pasmo, częstotliwość na jakiej pracuje nadajnik/odbiornik
- charakterystyką, kierunek
- impedancją anteny
- zyskiem
- polaryzacją, "kątem" emitowania fali

Pasmo
zakres czestotliwości w którym antena zachowuje nominalne parametry
wpływa na nie dopasowanie, zysk i charakterystyka

Charakterystyka
Charakterystyka promieniowania opisuje wartośc natężenia pola dla różnych kierunków promieniowania anteny, wyznaczany w tej samej odległości od anteny
Podstawowy podział to:
- dookólna - gdzie energia wypromieniowywana jest w każdym kierunku jednakowa
- kierunkowa - gdzie energia wypromieniowywana jest w określonym kierunku

Impedancja anteny
Obciążenie jakie reprezentuje antena dla generatora sygnału. Jest zalezna od geometrii anteny oraz częstotliwości.
Na jej wartość mają tez wpływ inne obiekty w pobliżu (np. inne metalowe elementy). Sprawność układu nadajnik-kabel-antena
zależy od właściwego dobrania tej samej impedancji wszystkich elementów. Niedopasowanie impedancji może spowodować uszkodzenia urządzenia nadawczego
- to m.in. dla tego nie uruchamiamy nadajnika bez anteny !
Optymalne dobranie impedancji nadajnika,kabla i anteny powoduje optymalne przekazanie energii z nadajnika do anteny i jej wypromieniowanie.

Zysk
Określa zdolność do kierunkowego wypromieniowywania energii i ile razy moc promieniowana przez antenę jest większa od mocy promienowanej przez antenę wzorcową (Izotropową - bezkierunkową)

Polaryzacja
Płaszczyzna w której antena emituje wiązkę radiową, w której zmienia się pole elektryczne. Fale elektromagnetyczne drgają w ściśle okreslonych płaszczyznach. Określamy je względem horyzontu i dzielimy na pionowe i poziome.
Gdy drgają w obu płaszczyznach – mówimy o polaryzacji kołowej lub eliptycznej – prawoskrętnej i lewoskrętnej. W przypadku gdy antena emituje fale w jednej płaszczyźnie: pionowej lub poziomej mówimy o polaryzacji liniowej.

Dla czego stosujemy różne czestotliwości i dla czego nadajniki o niższych częstotliwościach mogą miec mniejsza moc i ten sam zasięg co nadajniki o wyższych częstotliwościach i wyższych mocach?

Ogólnie tłumacząc, im krótsze fale tym silniej są tłumione przez atmosferę i zjawiska atmosferyczne.

Częstotliwość Długość fali
1-2 GHz 30-15 cm
2-3 GHz 15-7,5 cm
4-6 GHz 7,5-3,25 cm

rodzaje anten:

A. Panelowe
Posiadają polaryzację liniową, pionową lub poziomą w zależności od położenia względem ziemi elementu aktywnego.
99% anten panelowych to anteny kierunkowe. Dla czestotliwości 2,4GHz, 5,8GHz są dostępne na rynku jako anteny do WI-FI.
Budowa tych anten jest na tyle prosta, że można je samodzielnei wykonac w garażu.
fot. dipol.com.pl
Obrazek

B. Yagi
Największa zaletą to szeroki kąt pracy, (w zalezności od konstrukcji poziomo 46 stopni, pionowo 42 stopnie)
dzięki czemu ustawienie anteny nie musi być tak dokładne.
fot. dipol.com.pl
Obrazek

charakterystyka A+B rys. dipol.com.pl
Obrazek

C. Anteny dookólne
Posiadają w poziomie szerokość wiązki równą 360 stopni.
Pierwsza tzw. koniczynka o charakterystyce umożliwiającej odbiór sygnału nawet pionowo nad anteną. Druga tzw. bacik antena takiej możliwości nie posiada, powinna być skierowana bokiem do nadajnika.
fot. http://www.rcexplorer.se, http://www.dipol.com.pl
ObrazekObrazek
charakterystyka: rys. dipol.com.pl
Obrazek

D. Anteny sektorowe
O szerokim kącie połowy mocy w poziomie i bardzo wąskim w pionie. Stosowane do pokrycia dużych obszarów o dużej gęstości ruchu.

charakterystyka: rys. dipol.com.pl
Obrazek

E. Anteny Helikalne
Antena heliakalna (inaczej śrubowa) jest anteną kierunkową. Zwrot polaryzacji kołowej zależy od kierunku nawinięcia zwojów – może być lewoskrętna lub prawoskrętna.

Fot. http://www.rcexplorer.se/Educational/CP/CP.html
Obrazek

O czym pamiętamy zakładając nadajnik/antenę na model ?
- Nie uruchamiamy nadajnika z odpiętą anteną !
- Nadajnik i antenę montujemy na modelu tak aby
* była możliwie widoczna z ziemi w każdej pozycji modelu
* "kąt", kierunek wypromieniowania/odbierania wiązki radiowej był skierowany na miejsce z którego nadajemy
* wibracje modelu nie spowodowały np. ułamania anteny nadawczej
* z dala od źródeł silnych zakłóceń np. regulatory 3F, inne nadajniki itp..

Przykład jak wykonać własną antenę dookólną - koniczynkę i nie tylko:
Antena nadaje się na krótkie dystanse, powyżej km stosujemy anteny kierunkowe z naprowadzaniem.

Opis budowy koniczynki kolegi Bartwaw ...
http://rc-fpv.pl/viewtopic.php?t=7927&p ... a&start=45
a tutaj można zamawiać :)
http://rc-fpv.pl/viewtopic.php?t=7927&p ... c&start=15
fot. bartwaw rc-fpv.pl
Obrazek

Bardzo przystępny opis kolegi Leszka - Leszek_K - jak zbudować koniczynkę.
http://rc-fpv.pl/viewtopic.php?t=2502
fot. Leszek_k rc-fpv.pl
Obrazek

I niezawodny Szwed ;)
http://rcexplorer.se/page14/CPantennas/CL/CL.html
rys. rcexplorer.se
Obrazek

Wtyki - Złącza
Przed dorobieniem / zamówieniem nowej anteny wraz z przewodem często nie wiemy jakiego typu złącze jest w naszym zestawie. Poniżej najczęściej spotykane.
Fot. Bartwaw rc-fpv.pl

Strefa Fresnela - Ważne !
- latamy starając się unikać przeszkód terenowych (drzewa, zarośla, budynki, górki) pomiędzy modelem a pilotem.
Dodatkowo należy tak planować lot aby unikać sytuacji w której, przeszkody terenowe znajda się w połowie (w przybliżeniu) odległości pomiędzy modelem a pilotem (nadajnikiem/odbiornikiem) blisko linii łączącej model - pilot (propagacja fal).

(1) Brak widoczności radiowej anten. Łącze nie działa. Tracimy model.
(2) Obecność przeszkód w pierwszej strefie Fresnela powoduje, że łącze radiowe przestaje działać...
(3) Widoczność anten i brak przeszkód w pierwszej strefie Fresnela. Łącze radiowe działa.
rys. Autor

Strefa Fresnela
A - odległośc pomiędzy drugą anteną a przeszkodą
B - odległość pomiędzy antenami
C - Promień pierwszej strefy Fresnela
H - wysokość na jakiej powinien znajdować się model aby przeszkoda H1 nie wpływała na Strefę Fresnela
H1 - wysokość przeszkody w połowie odległości od modelu
Ho - wysokość na jakiej musi być model nad przeszkodą o wysokości H1 aby było go widać z miejsca "sterowania"

*przykłady dla częstotliwości 2400MHz, 5600MHz z bardzo zgrubnie obliczoną wartością H - przewyższenia jakie musimy osiągnąć w stosunku do przeszkody H1.
Zakładając, że w połowie odległości od modelu pojawia się przeszkoda o wysokości H1, aby nie utracić łączności z modelem powinien on znajdować się na wysokości minimum H (w przybliżeniu):
Rys. Autor
Obrazek
Jak widać wraz z wzrostem odległości zwiększa się średnica strefy Fresnela, powoduje to konieczność znacznego zwiększania wysokości (H) lotu modelu na większych odległościach od bazy aby utrzymać prawidłową łączność radiową.

obliczenia A,B,C na podstawie: http://www.cyberbajt.pl/cyber.php?get=w ... liczenia,4,

--------------------------------------------------------------------------------
12. Tracking - śledzimy ?

Tracking - stosowany przy LongRange - długodystansowcach, system elektroniczny który na podstawie poziomu sygnału radiowego (Video TX, Telemetri itp.) lub danych z GPS z pokładu maszyny - kierujący antenę/ kamerę w kierunku obiektu latającego.

Załóżmy, że jesteśmy skupieni na pilotowaniu i obserwujemy model na ekranie LCD/Googlach, może wystąpić sytuacja w której nasz model wyjdzie z wiązki radiowej anteny kierunkowej (wlecimy np. za plecy, lub przy dużych odległościach stopień odchylenia od głównego linku radiowego będzie zbyt duży), wtedy jedynym ratunkiem jest ponowne awizowanie anten - ale jak nakierować antenę na model trzymając drążki aparatury z oczami w ekranie ?
Do tego czasem nie widać modelu :),
- dla tego wymyślono automatyczny Tracking. System trackingu automatycznie kieruje antenę za modelem starając się utrzymać jak najwyższy poziom sygnału - Video TX, telemetrii, nawigacyjne GPS itp. - w zależności którym jest wysterowany.

przykładowe obrazki
http://www.foxtechfpv.com/flydream-auto ... p-245.html
Fot. foxtechfpv.com

Film, ilustrujący działanie systemu śledzącego.
http://vimeo.com/36695133

--------------------------------------------------------------------------------

13. Schemat FPV (2)
Znamy już większość możliwych do zastosowania w naszym FPV elementów. Poniżej przykładowy schemat połączeń - dla orientacji gdzie są zlokalizowane.

Rys. Autor

--------------------------------------------------------------------------------

14. Linki - supermarket

Czyli gdzie kupujemy nasze zabawki

najlepsze ? :)
http://www.foxtechfpv.com/
http://www.rangevideo.com/
http://www.securitycamera2000.com/
http://abc-rc.pl/
http://www.rc-electrotown.pl

http://www.pitlab.pl/pitlabsklep.html (sklep m.in. OSD itp..)

1. http://www.rangevideo.com Rangevideo - Miami/USA
2. http://nghobbies.com New Generation Hobbies – Canada
3. http://www.globe-flight.de Globe-flight - Germany
4. http://www.fpvsystems.com/ fpvsystems – Spain
5. http://hobbywireless.com/cart/index.php Hobbywireless – Texas
6. http://shop.righthere.nu/fpv-first-pers ... at_73.html E-Store Rotterdam – Netherlands
7. http://readymaderc.com/store/ Readymaderc - USA
8. http://www.futurehobbies.com Futurehobbies - USA
9. http://www.firstpersonview.co.uk Firstpersonview – UK
10. http://www.rc-tech.ch Rc-tech - Switzerland
11. http://www.dpcav.com/xcart/home.php dpcav- USA
12. http://electronicarc.com/catalogo/ Electronicarc - Spain
13. http://www.thecommerce.es/epages/ea0697 ... Categories DMD Shop – Spain
14. http://www.flytron.com/ Flytron - Turkey
15. http://www.mongrelgear.com.au/ Mongrelgear - Australia
16. http://www.fpvhobby.com/ fpvhobby - Turkey
17. http://www.foxtechfpv.com/ Foxtechfpv - China
18. http://www.fpv4ever.com/ fpv4ever – France
19. http://www.fpv-bsas.com.ar/ventas.htm bsas – Argentina
20. http://www.fpvflying.com fpvflying - Denmark (sent directly from China!)
21. http://www.bevrc.com/index.php bevrc - China
22. http://shop.fyetech.com/ Fyetech - China
23. http://himodel.com/sort.php?sub2=HC Himodel - China
24. http://www.lowpricerc.com/index.php?cPath=36 Lowpricerc - China
25. http://www.hobbyking.com/hobbyking/stor ... entCat=172 Hobbyking - China
26. http://www.blackwidowav.com/ Black Widow AV - USA
27. http://tinyurl.com/2c4vgal Aeromodelos AMB - Brazil
28. http://tienda.stockrc.com/epages/eb0140 ... Categories Stock rc - Spain
29. http://www.infinity-hobby.com/main/inde ... 742f98cffb Infinity-hobby - USA
30. http://www.aeronautikhobby.com/ Aeronautikhobby - Sweden
31. http://www.dronesvision.com/categories/FPV/ Dronesvision - follows
32. http://www.fpv-galaxy.de/ Fpv-galaxy -Germany
33. http://www.pitlab.com/ Pitlab-Polska
http://www.pitlab.pl/pitlabsklep.html (sklep m.in. OSD itp..)
34. http://www.rctechshop.com/loja/index.ph ... kih736vcj0 Rctechshop - Brazil
35. http://www.fastbkp.com/loja64/produtos. ... tegoria=18 Fast Shop Hobby - Brazil
36. http://www.phoenix-fpv.com/ Phoenix-fpv- USA
37. http://www.skylarkfpv.com/store/index.p ... ommon/home Skylarkfpv- China
38. http://www.fpv-plastics.com/ Fpv-plastics - Holland
39. http://videoaerialsystems.com/products/ Videoaerialsystems - follows
40. http://fpv-japan.com/ fpv-japan - Japan
41. http://www.team-blacksheep.com/ team-blacksheep - follows
42. http://uav.org.pl/ UAV.org - Poland
43. http://visual-rc.com/catalog Visual-rc - USA
44. http://pandapeeps.com/ Pandapeeps - USA
45. http://www.dragonlabseu.bigcartel.com/ Dragonlabs-eu - GB
46. http://www.hobbyic.com/categories.php?c ... PV-%26-UAV Hobbyic - China

###################################################################

15. Przykładowa realizacja Gaui550 FPV

Jakub i nasz Gaui550 FPV...
http://www.fpcdrones.pl
Fot. Autor


17. Wypadki - jeszcze raz o bezpieczeństwie...

Jak wspominałem w powyższym opracowaniu rozsądek i bezpieczeństwo osób postronnych - to podstawowa zasada dla Pilotów BSP FPV.

1. przykład - zawiera drastyczne zdjęcia, wypadek podczas eksploatacji modelu na lotnisku...
Dla niedowiarków lub twierdzących że model nic nikomu nie zrobi... Jak myślicie , ile może kosztować operacja plastyczna ?

2. przykład.
FPV- m.in. Utrata GPS spowodowała śmierć inżyniera Camcopter

Źródło:
http://www.ainonline.com/aviation-news/ ... ps-jamming
http://www.diydrones.com/profiles/blog/ ... e=activity

------------
Zagłuszanie sygnałów GPS przez Koreę Północną prawdopodobnie przyczyniły się do śmiertelnej katastrofy Schiebel S-100 Camcopter UAV koło Incheon w Korei Południowej, 10 maja. Mały helikopter rozbił się, uderzając w jego stację bazową zlokalizowaną w samochodzie - "Ground Control Vana", zabijając inżyniera z firmy Schiebel
(inżynier lotnictwa, który zginął to 50-letni Słowak z b. dużym doświadczeniem)
i raniąc dwóch zdalnych pilotów-Koreańczyków.

Fot: http://www.suasnews.com/2012/05/15515/s ... uth-korea/
Obrazek

Zagłuszanie zaczęło się 28 kwietnia i zakłócenia lotów pasażerskich do lotnisk dwóch Seulu, Kimpo i Incheon.
Korei Południowej przedstawiciele rządu przekazał lokalnym mediom, że ??zagłuszanie pochodzi z granicznego miasta Kaesong.

Schiebel (producent) powiedział, że błędne decyzje pilotów - operatorów po tym jak Camcopter stracił sygnał GPS doprowadziły do wypadku, kilka minut później. UAV są wyposażone w wiele zapasowych inercyjnych jednostek pomiarowych (Imus) (dla zastąpienie GPS w razie awarii) - inf. producenta.
Rejestratory na pokładzie UAV i stacji naziemnej zostały spalone podczas wypadku, i nie pozostały żadne dane wyjaśniające wypadek.

Rozbity UAV działał w Korei Południowej od października 2008 roku, najprawdopodobniej dla demonstracji dla agencji rządowych. Schiebel zarządził pięciodniowe uziemienie wszystkich S-100 S w dniu 15 maja.

We wczesnym briefingu kwietnia z udziałem Ain, Raytheon UK twierdził, że jest światowym liderem w dziedzinie GPS anty-jam technologii. Firma zauważyła, że ??Korea Północna została zagłuszania z pojazdów lądowych, i że niezabezpieczone platformy mogą mieć problem w promieniu do 10 kilometrów.

Raytheon UK przekazał iż, dostarczył ponad 7000 jam-odpornych anten do USA i około 20 innych krajów na samoloty, śmigłowce, broń i pojazdy lądowe. Zawierają cyfrową technologię, która chroni platformy na większej powierzchni niż, wcześniejsze systemy analogowe.

Na podstawie umowy Pentagonu, Raytheon UK opracowała również mniejszą wersję odpowiednią dla UAV i śmigłowców lekkich.

----------------
Fot. Schiebel

------------------------------------------------------------

Dyskusja o raz pytania i odpowiedzi na temat prezentowanych tu informacji znajdują się w wątku:
->FPV, OSD itp.. - pytania i odpowiedzi

--------------------------------------------------

cdn?