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 częstotliwości 2,4GHz, 5,8GHz są dostępne na rynku jako anteny do WI-FI.
Budowa tych anten jest na tyle prosta, że można je samodzielnie wykonać w garażu.
fot. dipol.com.pl

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

charakterystyka A+B rys. dipol.com.pl

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

charakterystyka: rys. dipol.com.pl

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

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

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

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

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

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

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...
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/

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?