RSS лента

Бортовой журнал дальнелетчика

FPV треш-антенна 11дб за 1 час

Рейтинг: 4.00. Голосов: 3.
08.06.2016 в 00:37 (4637 Показов)
Нажмите на изображение для увеличения
Название: P1070187.jpg
Просмотров: 401
Размер:	86.9 Кб
ID:	1219324

Когда я задумал построить эту антенну, под рукой были: 1) Г.но 2) Свист 3) Один час времени В переводе на понятный язык это звучит иначе: несколько листов тонкой потолочки, пищевая фольга, кусок пластиковой трубки сантиметров 12-ть длиной, обрезок медной трубки длиной 8 см, медная проволока диаметром 2.5мм, ну, и конечно кусочек коаксиального кабеля с уже обжатым SMA разъемом. В хозяйстве фпв-шника обычно все это добро так или иначе валяется.

Теперь о том, для чего мне это потребовалось. Есть у меня LRS от Team Blacksheep, Crossfire называется. Отличная во всех отношениях система на немного нестандартный диапазон 868 мгц. Кстати, те из вас, кто планирует использовать данную антенну для приема видео 1.2 или 2.4 ггц, или подключить ее к аппе на 2.4 ггц вместо бустера (известно, что лучший усилитель - антенна) могут смело продолжать читать дальше, т.к антенна элементарно пересчитывается на эти частоты К слову сказать, дальность аппы с такой антенной вырастет более чем в 2 раза.

Итак, Crossfire. Построена эта LRS на LoRa чипе, который в числе прочего умеет вытаскивать полезный сигнал из-под уровня шумов. Вот я тут слетал на 14км на квадрике, просто в порядке теста. Причем еще и на высоте всего порядка 100 метров. На приеме и передаче были простые диполи.



Обратите внимание на уровень сигнала (правый нижний угол экрана) на максимальном удалении. -118 дбм - и система еще вполне работоспособна! Ну, да не об этом речь. Речь о том, что эта LRS умеет слать на землю телеметрию, в том числе и сквозной канал MavLink (или эмулировать его, если мозги не APM-совместимые), но "передатчик в приемнике" у нее маломощный, всего 30 мВт. На 15-20 км в чистом эфире этой мощности вполне хватит, но после модернизации коптера с помощью одного очень хорошего человека с золотыми руками , запас дальности полета значительно вырастет. До 30км железно, а скорее всего и до 35-40. Ибо 1.5 часа полетного времени, как говорится, решают.

И вот для того, чтобы принимать 30 милливатный сигнал на таком удалении, мне и потребовалась направленная антенна с приличным усилением. Городить патч, а тем более яги, не было ни времени, ни желания. Покупать готовое тоже не хотелось, т.к на этот диапазон оно или редкое, или громоздкое и тяжелое, или имеет негуманный ценник. Перебрал несколько вариантов, остановился на антенне Харченко. В терминах буржуев BiQuad.

Вот здесь: http://www.rcgroups.com/forums/showthread.php?t=1328260 в первых нескольких постах есть инструкция от IBCrazy на английском, с картинками. Там же и формулы, как посчитать все необходимые размеры. Кому нужно, прекрасно переводится гуглом. Но там больше о том, как построить приличную антенну. Меня же интересовая трешовая ее модификация в духе незабвенного Shuricus'a, чтобы "из кой-чего и с торчащими проводами")))

Забегая вперед, покажу, как выглядит результат

Нажмите на изображение для увеличения
Название: P1070187.jpg
Просмотров: 401
Размер:	86.9 Кб
ID:	1219324 Нажмите на изображение для увеличения
Название: P1070188.jpg
Просмотров: 263
Размер:	45.3 Кб
ID:	1219323 Нажмите на изображение для увеличения
Название: P1070189.jpg
Просмотров: 179
Размер:	38.5 Кб
ID:	1219322 Нажмите на изображение для увеличения
Название: P1070191.jpg
Просмотров: 175
Размер:	48.5 Кб
ID:	1219321 Нажмите на изображение для увеличения
Название: P1070192.jpg
Просмотров: 210
Размер:	53.6 Кб
ID:	1219320

Для постройки такой антенны необходимо посчитать всего несколько величин:

Полная длина волны в см = 29800/f в Мгц
Длина секции в см = четверть волны или 7450/f в Мгц
Расстояние между активным элементом и рефлектором в см = 1/8 полной длины волны или 3725/f в Мгц

Для 868 мгц у меня получилось: 34.3 см, 8.6 см и 4.3 см соответственно. Полная длина волны относится к размерам рефлектора (квадрат со сторонами такой длины) и длине проволоки, из которой будем выгибать "бабочку". Длина секции, соответственно, сторона "бабочки". Ну, а третий параметр в объяснении особенно не нуждается. Размер рефлектора, конечно, внушает, все-таки 34 см. В принципе, его можно было сделать меньше, вплоть до размера, чуть большего самой "бабочки", потеряв в усилении всего 2-3 дб. Я не эксперт по антеннам, знатоки пусть поправят. Читал, что это так.

Теперь о процессе изготовления антенны. Листы потолочки я вырезал канцелярским ножом и склеил просто двусторонним скотчем. Получился "бутерброд" толщиной около 2см. Можно меньше, можно больше, кому как фантазия подсказывает. Но если сделать меньше, не будут держаться стойки по углам бабочки и медная трубка, сквозь которую пропущен коаксиал. Далее рефлектор обклеивается несколькими слоями пищевой фольги. От лени я ее тоже на скотч посадил. Поверхность получилась не идеально ровной, но на параметры антенны это сильно не влияет, насколько я знаю.

Дальше берем проволоку, отрезаем кусок длиной ровно в ДВЕ нужных вам длин волны. Отмеряем очень точно, именно в этот момент определяется, попадете вы в нужную частоту и канал или нет! Именно здесь у антенны будет резонанс. Второй настраиваемый параметр - расстояние до рефлектора определяет только импеданс антенны на этой частоте, или, проще говоря, КСВ. Знатоки и эксперты могут сколько угодно витийствовать в соответствующих темах, но настройка по КСВ у Харченко осуществляется именно изменением расстояния "бабочки" до рефлектора Проверено лично.

Размечаем отрезанный кусок проволоки ровно на 8 одинаковых частей - секций, точно соблюдая рассчитанную ранее длину секции. Далее по этим меткам выгибаем "бабочку". "Бабочка" должна получиться ровной и симметричной. Дальше берем медную трубочку, пропускаем через нее коаксиал и припаиваем центральную жилу и экран к центру "бабочки", как на фото. Один угол "центра" к экрану, второй к центральной жиле. Контакта между ними быть не должно! Экран коаксиального кабеля в свою очередь припаиваем еще и к трубочке. Длину трубочки нужно выбрать такой, чтобы хватило на расстояние между бабочкой и рефлектором, плюс толщина "бутерброда" из потолочки плюс запас в 1 см, т.е итого 4.3+2+1 = примерно 7.3 см. Длину пластиковых трубочек, которые подпирают концы "бабочки", выбираем по тому же принципу.

Проделываем отверстие по центру рефлектора и под краями "бабочки", где должны стоять подпорки. Если возьмете потолочку, то лучше не сверлить, а продырявить просто отверткой или шилом и немного разболтать, т.к потолочка крошится. Ну, и наконец вставляем пластиковые подпорки и медную трубку с припаянной "бабочкой" в отведенные им места Убеждаемся, что "бабочка" расположена точно параллельно поверхности рефлектора, и что все ее части находятся на одинаковом от него расстоянии, у меня это 4.3 см.

Теперь берем приборы и приступаем к настройке. Если есть лампочкотестер - пойдет, если есть настоящий анализатор антенн - еще лучше. Но Харченко тем и хороша, что очень толерантна к качеству и точности изготовления. Достаточно примерно (плюс минус 1-2 мм) соблюсти указанные размеры, и антенна автоматически окажется настроенной на нужную частоту. Именно это я и сделал. И только потом проверил результат на анализаторе. Получилось вот что:

Нажмите на изображение для увеличения
Название: S11_VSWR.png
Просмотров: 162
Размер:	20.1 Кб
ID:	1219331 Нажмите на изображение для увеличения
Название: S11_Smith.png
Просмотров: 127
Размер:	48.5 Кб
ID:	1219330

Первая картинка - КСВ. Вторая - диаграмма Смита. С ее помощью проще всего понять, где сопротивление антенны становится чисто активным, т.е где у нее резонанс. Как видим, получилось не ровно 868 мгц и не точно 50 ом, а 866 мгц при КСВ 1.1, и 47.38 Ом на частоте 871.6 (здесь у нее резонанс). И это очень и очень неплохо, учитывая, что делалось все из говна и свиста и к тому же на коленке))

Теперь несколько слов о важном. О поляризации и усилении. Поляризация этой антенны линейная. Если "бабочка" расположена горизонтально, то она вертикальная (что и требуется в большинстве случаев). Если расположить ее вертикально, то поляризация будет наоборот, горизонтальной. Усиление же, расчетное, должно быть около 10-11дб при ширине ДН в горизонтальной плоскости градусов так в 60 (что не требует суперточного наведения на цель). Что там получилось на практике, покажет только реальный полет. Не думаю, что сильно хуже теоретического.

Настроив антенну (или просто установив "бабочку" на нужном расстоянии от рефлектора), фиксируем трубочки кому как подсказывает фантазия. Я - страшно ленивый тип, поэтому просто залил все термоклеем Тем же способом фиксируем концы бабочки на подпорках.

Далее мне оставалось только изготовить удобное крепление этой конструкции на ретрансляторе РУ, для чего потребовались два мебельных уголка и два нейлоновых болта соотв. длины с гайками. Со стороны рабочей поверхности рефлектора под головки болтов рекомендую подложить шайбочки хотя бы 2 на 2 см из пластика или картона, чтобы при затяжке гаек не продавить фольгу и потолочку.

Нажмите на изображение для увеличения
Название: P1070193.jpg
Просмотров: 164
Размер:	56.3 Кб
ID:	1219326 Нажмите на изображение для увеличения
Название: P1070194.jpg
Просмотров: 150
Размер:	46.6 Кб
ID:	1219327

Вот и все. На изготовление антенны и креплений ушло меньше времени, чем на написание этого поста Повторяйте, чморите меня отписывайтесь в комментах. У меня все работает идеально. Сильно далеко пока не летал, но 3 км при мощности передатчика кроссфайра в 10 мвт она дает железно.

P.S: Да-да, коаксиал так гнуть нельзя! Пайка - дерьмо! И тем не менее, антенна работает и работает весьма прилично Задача в том и состояла, чтобы сделать "хорошо" кривыми руками...

P.P.S для обладателей Кроссфайра: такая антенна пригодится еще и при поиске упавшего аппарата, т.к диверсити приемник работает еще и как маячок, передавая последние координаты. И дальность приема увеличит, и направление на маяк поможет точнее определить.

upd. 08.08.2016. Кстати, небольшое добавление по КУ данной треш-антенны. На днях имел возможность сравнить. Дальность 1.5 км, мощность передатчика кроссфайра 500 мвт (пытался выловить некие косяки, поэтому так много). Один полет был с диполем на передатчике LRS, второй с моей треш-харченко. Так вот, разница в уровне принимаемого сигнала оказалась как раз 11 дбм. Вот ровно, тютелька в тютельку Так что все параметры соответствуют заявленным.

Пруфы:

Нажмите на изображение для увеличения
Название: Screen Shot 2016-08-08 at 04.06.29.jpg
Просмотров: 176
Размер:	89.9 Кб
ID:	1239487 Нажмите на изображение для увеличения
Название: Screen Shot 2016-08-08 at 04.05.35.jpg
Просмотров: 153
Размер:	85.3 Кб
ID:	1239486

Обновлено 08.08.2016 в 21:51 [ARG:5 UNDEFINED]

Метки: fpv, антенна
Категории
long range , ‎ Полезное

Комментарии

  1. Аватар для Shuricus
    Вот это действительно крутейшая антенна! Не всякие там паленые квадрифиляры за три штуки.
    Антенны должны быть именно такими, и ни какими иначе.

    Буду делать такую.
  2. Аватар для ctakah
    Саня браво!! Для большего облегчения можно использовать 1 мм обмедненную проволоку,будет легче поворотке.
  3. Аватар для DiscoMan
    Цитата Сообщение от Shuricus
    Буду делать такую.
    Я знал, что главным фанатом станешь именно ты! Слишком хорошо концепция этой антенны укладывается в общую концепцию "ФПВ от Шурикуса"))
  4. Аватар для DiscoMan
    Цитата Сообщение от ctakah
    Саня браво!! Для большего облегчения можно использовать 1 мм обмедненную проволоку,будет легче поворотке.
    Издеваешься? Ты посмотри, какая там парусность! Я боюсь, что ее ветром поломает, а то про проволоку Кстати, бутер из потолочки скрепленной скотчем все-таки удивительно крепок. Единственное, что крепления вырвать может. Надо будет шайбы пошире применить.

    Кстати, справедливости ради замечу, что на 2.4 лучше все-таки без говна, а применить хотя бы текстолит. Да и свист нужен уже музыкальный
  5. Аватар для Plohish
    У меня пара вопросов:
    1. для каких целей используется медная трубка? Не проще ли зачистить экран кабеля и в точке выхода из рефлектора "законтачить" его с рефлектором.
    2.
    Цитата Сообщение от DiscoMan
    расстояние до рефлектора определяет только импеданс антенны на этой частоте, или, проще говоря, КСВ
    всегда думал что "импеданс" это сопротивление а никак ни КСВ.
  6. Аватар для fpv mutant
    Где бы еще КСВметр надыбать)
  7. Аватар для DiscoMan
    Цитата Сообщение от Plohish
    У меня пара вопросов:
    1. для каких целей используется медная трубка? Не проще ли зачистить экран кабеля и в точке выхода из рефлектора "законтачить" его с рефлектором.
    2. всегда думал что "импеданс" это сопротивление а никак ни КСВ.
    Контакт там не нужен. Можно делать, можно нет. Медная трубка в большей степени играет роль центральной подпорки, и в меньшей, насколько я смог понять, что-то вроде запорного стакана. По второму вопросу, импеданс - это сопротивление, но КСВ зависит в том числе и от него. Поэтому так и написал. По сути, конечно, разные физические величины.
  8. Аватар для DiscoMan
    Цитата Сообщение от fpv mutant
    Где бы еще КСВметр надыбать)
    Он желателен, но при условии точности и аккуратности в изготовлении, совсем не обязателен. В том и преимущество антенн этого типа.
  9. Аватар для polarfox
    От этой трубочки при таком монтаже толку нет,разве что поддержка полотна антенны.Чтобы она работала "запорным стаканом",в месте подключения оплётки кабеля к уголку полотна антенны трубку подпаивать(подсоединять) не надо.А если отмерять длину этой трубочки на четверть волны и подсоединить к оплетке кабеля в месте входа кабеля в эту трубочку,тогда получится четвертьволновый стакан.Вот тут про исполнение стакана есть.Или полотно антенны сделать из более толстого провода и кабель провести вдоль половины квадрата.Примерно вот так
  10. Аватар для Plohish
    спасибо Георгий
  11. Аватар для DiscoMan
    Ок, Георгий, годное объяснение, спасибо
  12. Аватар для ZAGUS
    Т.е. дальность полета на этой системе ограничивает мощность "передатчика в приемнике" ?
  13. Аватар для DiscoMan
    Нет. На мощности 2 ватта можно километров на 50 улететь, причем легко. Просто телеметрия с борта приниматься не будет. А там такая полезная инфа, как текущие координаты в формате мавлинк Что автоматически дает возможность видеть коптер на карте. Вот эту ценную функцию я и не хочу потерять на значительном удалении.
  14. Аватар для dvd-media
    Цитата Сообщение от DiscoMan
    Нет. На мощности 2 ватта можно километров на 50 улететь, причем легко. Просто телеметрия с борта приниматься не будет. А там такая полезная инфа, как текущие координаты в формате мавлинк Что автоматически дает возможность видеть коптер на карте. Вот эту ценную функцию я и не хочу потерять на значительном удалении.
    Приветствую.
    Не мог бы кто подсказать, по такому видео можно сделать антенну 2.4мГц?
    Просто я не мастер в расчётах всяких калькуляторов, а увеличить дальность в городе со 150м хочется. Бустеры на моём пульте не работают почему-то...
  15. Аватар для dvd-media
    По размерам деталей для 2.4 понял, у иносранного форума оказалось более понятно описано (даже без знания языка), и, соответственно, в русскоязычном тексте не могу понять смысла написанного:
    Дальше берем медную трубочку, пропускаем через нее коаксиал и припаиваем центральную жилу и экран к центру "бабочки", как на фото. Один угол "центра" к экрану, второй к центральной жиле. Контакта между ними быть не должно!
    ведь на фото перекрестие "бабочки" просто всё запаяно к трубке. Вероятно центральная жила кабеля паяется просто в перекрестие, а оплётка к отражателю?
    Экран коаксиального кабеля в свою очередь припаиваем еще и к трубочке.
    как так? Центральную жилу к одному углу бабочки, а оплётку к трубочке (что есть экран? трубочка или отражатель???) или оплётку и к трубочке и к второму углу бабочки? Жесть какая-то... Сделал по инструкции на сайте по подобной антенне. Более менее наглядно и понятно оказалось. Центральная жила к одному углу в центре, оплётка к другому (соединение провода бабочки), и она же к экрану квадратному.
    Понятно, что это автор и имел ввиду, но не очень понятно оказалось а на фото не видно.
    Обновлено 04.10.2017 в 18:54 [ARG:5 UNDEFINED]