Антени для дронів: типи, відмінності та сфери використання

Стабільний сигнал є ключовим елементом керування FPV-дроном та передачі відео. Одним із найважливіших пристроїв, що впливає на ці параметри, є антена ФПВ. Вона перетворює електричні сигнали на електромагнітні хвилі і навпаки, що забезпечує виведення якісного зображення на монітор або окуляри оператора, передає команди на дрон, концентрує сигнал та покращує зв’язок.

Що таке антена для FPV-дронів і як вона працює

Для забезпечення надійного зв’язку між пілотом та безпілотником FPV-дрони оснащуються спеціальними пристроями — антенами. За їх допомогою БПЛА отримує команди, а оператор має чітку картинку того, що відбувається в реальному часі.

Принцип дії цього електромагнітного випромінювача заснований на резонансі, тобто частота сигналу, яка становить 5,8 ГГц для більшості ФПВ-систем, має відповідати довжині девайсу. Якщо така відповідність не дотримана, це негативно відображається на дальності польоту та стабільності відеосигналу. Правильно підібрана антена для дронів забезпечує ефективну роботу FPV-систем, а отже, значно підвищує вірогідність виконання поставлених завдань.

Чому сигнал FPV може погіршуватися

До того, як розпочати політ, важливо перевірити всі можливі налаштування приймача та передавача, щоб уникнути ослаблення або переривання сигналу, адже це може спричинити втрату пристрою та невдачу у виконанні місії. Розглянемо основні причини погіршення сигналу:

• складнощі з антенами для FPV дронів — некоректна поляризація, пошкодження або неправильне встановлення пристрою на безпілотник;
• наявність перешкод — бетонні та металеві споруди, густі дерева або нерівності ландшафту відбивають чи поглинають радіосигнал;
• низька потужність VTX — невідповідність потужності відеопередавача дальності польоту не дає змогу отримати стабільний сигнал;
• електромагнітні шуми — радіосигналу можуть завадити нестабільне живлення, помилки в заземленні, відсутність потрібного конденсатора тощо;
• конфлікти частот — під час використання одного діапазону багатьма операторами якість сигналу знижується;
• робота РЕБ — засоби радіоелектронної боротьби «глушать» радіозв’язок.

Також хвиля згасає за збільшення відстані між дроном і оператором, тому для підтримки стабільного зв’язку використовують ретранслятори, які підсилюють радіосигнал та дають змогу виконувати польоти на дальні дистанції за умови коректної поляризації на всіх пристроях. Неправильні налаштування девайсів, некоректність каналів тощо спричиняють складнощі в роботі БПЛА аж до втрати зв’язку з ним. 

Основні типи антен для дронів

Всі типи пристроїв, які використовуються у FPV-системах, мають дві ключові функції. Вони здійснюють передачу сигналу від пульта оператора до безпілотника та навпаки — приймають відеосигнал від БПЛА до пілота. Розглянемо типи антен FPV, які найчастіше застосовуються у системах First Person View, більш детально.

Всенаправлені антени

Всенаправлені пристрої здатні розповсюджувати сигнал у всі боки від себе. Це універсальні, прості в застосуванні девайси, які найкраще підходять для польотів на короткі та середні дистанції. На частоті 5,8 ГГц вони забезпечують стабільний зв’язок на відстані до 3 км, а на 1,2 або 2,4 ГГц дальність їх дії складає до 10 км.

До таких пристроїв належать антени «Пагода» та «Клевер». Серед недоліків можна виділити більшу вразливість до перешкод порівняно з іншими типами.

Направлені антени

Принцип дії направлених радіотехнічних пристроїв полягає у випромінюванні сигналу в одному напрямку. Вони концентрують енергію у вузькому секторі, забезпечуючи стабільний зв’язок на значній відстані, тому їх часто вибирають для розвідки та дальніх місій.

Під час роботи в діапазоні 5,8 ГГц дистанція складає до 15 км, а за застосування радіочастотного діапазону 868/915 МГц або 1,2 ГГц та високого коефіцієнта підсилення надійний зв’язок підтримується на відстані понад 30 км. У роботі з такими пристроями критично важливо орієнтувати пульт у напрямку дрона. До недоліків належить обмежений кут покриття сигналу. Із найпопулярніших направлених приймачів-передавачів виділяють патч-антени та антени Helical.

Антени з круговою поляризацією

Кругова поляризація сигналу — це тип поширення електромагнітної хвилі в просторі, за якого хвиля обертається навколо своєї осі. Для ФПВ-відеосистем часто застосовують саме пристрої з цим типом поляризації, адже вони забезпечують ефективне приймання сигналу незалежно від поточного положення БПЛА.

Крім того, прилади добре поєднуються з FPV-окулярами та шоломами операторів та краще протистоять перешкодам від металевих споруд і об’єктів. Таким чином, втрати сигналу значно зменшуються порівняно зі застосуванням радіопристроїв з лінійною поляризацією

Важливим нюансом є правильний вибір напряму обертання електромагнітної хвилі. Якщо спіральна антена на шоломі чи окулярах має правообертальну поляризацію RHCP, а безпілотник — лівообертальну LHCP або навпаки, оператор зіткнеться з втратою 20–30 дБ сигналу. Тож для отримання максимальної стабільності радіозв’язку для дронів напрям має бути однаковим.

Основні характеристики антен для дронів

Розглянемо основні параметри, що визначають ефективність роботи антени для FPV-відеозв’язку.

Коефіцієнт підсилення антени

Коефіцієнт підсилення визначає фокусування та дальність передачі сигналу. Для всеспрямованих пристроїв цей параметр складає до 5 dBi, а під час польотів на далекі відстані він сягає 7–12 dBi. Варто зауважити, що чим вище значення коефіцієнта, тим вужчим є кут покриття.

Робоча частота антени

Робоча частота антени прямо впливає на сумісність із передавачем, стабільність зв’язку та умови використання FPV-системи. У різних діапазонах змінюються дальність, стійкість до перешкод і сфера застосування, тому підбирати антену варто під конкретне завдання.

Важливо, щоб антена відповідала частоті передавача, адже саме за такої умови її ефективність буде максимальною. Щоб уникнути втрат між дроном і наземною станцією, варто заздалегідь перевірити сумісність усього обладнання в системі.

Діаграма спрямованості

Цей параметр визначає, як розподіляється сигнал у просторі. Про це детально йдеться вище, коли ми розглядали типи цих радіотехнічних приладів. Форма діаграми суттєво впливає на кут покриття сигналу, тому вибір антени необхідно здійснювати з урахуванням поточних завдань.

Розташування антени

На ефективність роботи впливає правильність встановлення антени-безпілотника. Коректне розміщення забезпечує оптимізацію сигналу, запобігає його втраті через екранування карбоновою рамою, покращує взаємодію з пультом та знижує перешкоди від дії електронних пристроїв. Таким чином, оператор отримує чітке відео на максимальній дальності без втрати керування дроном.

Сфери використання антен для дронів

Правильний вибір антени для дронів має найбільше значення під час виконання багатьох завдань. Так, під час проведення військових та спеціальних операцій поляризація важлива для стабільного керування БПЛА з безпечного місця.

Застосування виносної антени для дронів стане у пригоді під час керування з укриття. Пристрої з високим підсиленням дають змогу проводити розвідку та спостереження, отримуючи чітку картинку на значних дистанціях.

Квадрифілярні антени мають здатність блокувати GPS та канали керування інших безпілотників, утворюючи так званий електромагнітний купол, що застосовується для протидії ворожим БПЛА.

Під час виконання завдань у цивільній сфері ці пристрої забезпечують чітку трансляцію відео під час проведення аерозйомки та моніторингу с/г угідь, ліній електропередач, мостів, тунелів тощо, а також їх часто застосовують для проведення рятувально-пошукових операцій.

Типові помилки під час вибору антен для дронів

Під час вибору антен для квадрокоптера важливо враховувати не лише базову сумісність, а й технічні параметри конкретної системи. Навіть одна неточність на етапі добору або встановлення може помітно погіршити якість зв’язку під час польоту.

До типових помилок під час вибору антен для квадрокоптера належать:

• вибір приладу без урахування робочої частоти;
• використання несумісних пристроїв для передавача і приймача сигналу;
• неправильне розташування на дроні;
• ігнорування характеристик підсилення та поляризації.

Вони спричиняють втрати сигналу, знижуючи стабільність зв’язку та керованість безпілотника. Щоб уникнути цих проблем, варто заздалегідь перевіряти сумісність обладнання та умови його встановлення.

FAQ

⚡ Що таке антена ФПВ?

Це радіотенічний пристрій, основною функцією якого є приймання команд від оператора БПЛА та передача відеосигналу з камери безпілоника на монітор чи окуляри оператора.

⚡ Яка антена краще для FPV-відеозв’язку?

Тип пристрою варто вибирати залежно від поставлених задач, як-от дальність польоту дрона, наявність перешкод на шляху, потреба у протидії засобам РЕБ тощо.

⚡ Чим відрізняється всенаправлена антена від направленої?

Всеспрямована антена рівномірно працює у всі боки, а спрямована має певний напрямок дії, забезпечуючи більшу дальність, але значно менший кут покриття.

⚡ Як антена впливає на дальність польоту дрона?

Правильно підібраний пристрій може збільшити дистанцію у 2–3 рази.

⚡ Чи можна використовувати різні типи антен у FPV-системі?

Так, для кращої якості FPV-зв’язку на шоломах та дронах застосовують різні типи приймачів-передавачів відеосигналу.

Висновок

Радіотехнічні приймачі-передавачі для FPV-відеозв’язку є важливими елементами системи керування дроном. Правильний вибір антени для радіостанцій впливає на дальність, стабільність сигналу та якість передачі відео. Врахування типу пристрою, а також частоти та умов його використання допоможе забезпечити ефективну роботу FPV-систем.

Великий вибір радіодевайсів за демократичною вартістю представлений в інтернет-магазині Zelen Store. Тут можна вигідно придбати Starlink, тепловізори, ретранслятори та інше обладнання для FPV, що допоможе у ефективному виконанні задач у військовій та цивільній сферах. Якщо ви маєте сумніви, які антени військових радіостанцій будуть найбільш ефективними, звертайтеся до наших спеціалістів, які допоможуть вибрати оптимальний варіант з урахуванням ваших потреб.