Topic: FPV experimenti (Read 280097 times) previous topic - next topic

Antena je sastavljena. Uz malo dobre volje treba odprilike 2 sata da se napravi. Sad treba otići na neki otvoreni prostor, možda najbolje na livadu u njeno prirodno okružje gdje će se koristiti i izvršiti mjerenja. Treba ju postaviti na neki stup ili tronožac i to minimalno dvije valne duljine iznad tla(što više to bolje). Duljina vala na 433MHz je 70ak cm pa je znači treba staviti na barem oko 1,5m od tla.
Evo par slika tj. detalja izrade:


[attach=1][attach=2][attach=3][attach=4]
[attach=5][attach=6][attach=7][attach=8]

Danas sam testirao novoizrađenu antenu. Nisam otišao na livadu već na balkon iza kuće. Stavio sam ju na tronožac tako da je bila na oko 4m iznad tla.
Prvo mjerenje antenskim analizatorom u opsegu frekvencija od 1MHz do 3GHz kao i smještaj antene prilikom mjerenja vidi se na slikama ispod:
[attach=1][attach=2]


Mjerenje pokazuje da bi antena mogla poslužiti u više frekvencijskih opsega. Osim na 400MHz poslužila bi i na 900-1000MHz, malo iznad 1500MHz pa i na nekim višim frekvencijama. Budući da mi treba za 433MHz slijedeće mjerenje zumirao sam na opseg između 350 i 470MHz i dobio slijedeće krivulje:


[attach=3]


Slika pokazuje da je antena upravo savršena ali za 411MHz, impedancija je 49,9ohm a SWR idealan 1:1! Međutim to je za cijelih 22MHz manje nego što trebam...zašto je tako kad sam se držao svih uputa i nisam pogriješio u dužinama elemenata(možda desetinku mm) i razmacima(možda 0,5mm) i što sad? Najefikasniji način je da se ide skraćivati dipol-simetrično s obje strane-malo po malo-odreži,pobrusi,izmjeri i tako dok ne dođeš do željene frekvencije. Razloga zašto je frekvencija niža ima više-spoj baluna(zavojnice) na dipol je malo duži, plastična kutijica(pvc materijal) dodiruje dipol a  nije baš tako dobar izolator kod VFa -to je slično kao kad sam one koaksialne dipole za VTx pokrio plastičnim zaštitama odnosno termobužirom pa je frekva odmah kliznula za 50MHz itd...Uglavnom nakon skraćivanja dotjerao sam ju na željenu frekvenciju-evo slika mjerenja u grubljoj i finijoj rezoluciji:


[attach=4][attach=5][attach=6]


Na slici najveće rezolucije(skeniranje frekvencijama 421-445MHz) vidi se da je sad impedancija 48,8ohm a SWR je 1,16:1. Mogao sam se još igrati i pomalo brusiti da zelena krivulja(prikazuje SWR) postigne minimum točno na 433MHz-tad bi SWR bio 1,05:1 ali nema potrebe jer je i ovo sasvim dobro. Naime SWR od 1:1 kao na početku bi se dobio opet tek nakon postepenog skraćivanja i ostalih elemenata(direktori i reflektor) kao i laganom promjenom razmaka-naroćito reflektora i prvog direktora. Postignuti SWR odnosno impedancija znače da gubitak snage poslane iz Dragonlinka u antenu neće biti veći od 1-2%. To je,vjerovali ili ne,puno bolje od originalne Dragonlinkove antene o kojoj ću pisati u slijedećem članku.

Evo kratkog osvrta i na Dragonlink originalnu antenu. Mjerenje je izvršeno istog dana, istim uređajem, na istom mjestu, visini itd...vidi se na slici:
[attach=1]
Dobiveni rezultati opet u tri rezolucije pokazuju da je kod 433MHz impedancija 25,9ohm a SWR 2,19:1 što znači da je reflektirana snaga veća od 11% prema onoj tabeli iz radio priručnika:
[attach=2][attach=3][attach=4][attach=5]
Ta i takva antena u vezi s prijemnom Dragonlinkovom antenom(dipol koji ima balun i savršeno je prilagođen) može, prema navodima proizvođaća, ostvariti domet do 50km:
[attach=6][attach=7][attach=8]
A da je tome stvarno tako osvjedočio sam se na letu do Karlovca kad je jakost rc signala(RSSI) na 40km još bila 40% i to kod smanjene snage na 250mW. Zaključujem stoga da bi ova nova yagica, koja ima idealno deset puta veće "pojačanje",trebala nadmašiti u najgorem slučaju barem tri puta ovu originalnu DL antenu. Tu sam uzeo u obzir da će ona biti na višem stupu pa će je trebati spojiti nekakvim koaksijalcem od par metara na DL. Koaksialni kabel, ovisno o kvaliteti, također unosi neke gubitke-čak i 1dB/m za ove frekvencije reda GHz. To bi trebalo značiti 150+ km dometa tako da s ovom antenom više nikad neću morati brinuti o rc linku čak i ako ikada uspijem napraviti takav avion-fpv platformu koja bi mogla odletjeti 100njak km(uvijek postoji i mogućnost kupiti neki kvalitetni avion u kitu ali to već nije toliki gušt  . Naravno tu je još i antena za videolink s kojom se treba pozabaviti jer ipak antene su najbolja VF pojačala čak i ako su prijemnici relativno slabe osjetljivosti. Antene su zapravo, uz dobar avion, od krucijalne važnosti za daleki fpv...

I dalje se bavim antenama, pa sam sad krenuo u izradu zaista dugačke(veliko pojačanje) Yagi antene za VRX. Radim yagicu od 22 elementa koja je za frekvenciju 1,01GHz dulja od 2m. Kao i ona "drvena" koju sam napravio prije dvije godine i ova se bazira na istom yagi kalkulatoru od VK5DJ koji je zaista točan-naročito za long yagice. Izračun se svodi na to da se upiše radna frekvencija, izabere tip koaksialca koji će se spojiti na antenu, odabere oblik elemenata(okrugle ili plosnate šipke), izabere oblik,širina i vrsta booma i kako će pasivni elementi biti spojeni na njega(izolirano ili u doticaju).Evo kako to izgleda:
[attach=1][attach=2][attach=3][attach=4]
Na zadnjoj slici se vidi izračun baluna koji prilagođava simetrični savijeni dipol na nesimetrični koaksialni kabel. Takav dipol ima otpor zrečenja između 240-300 ohm pa se koristi balun s transformacijom 4:1 na 50 omski koaksialac. Kad bi dipol ostao sam to ne bi bilo potpuno prilagođenje ali kad se dipolu dodaju pasivni elementi(direktori i reflektor) otpor zračenja još padne. Kalkulator računa i točne dimenzije dipola. Kad se imaju svi podaci treba se samo pridržavati točno svih dimenzija i razmaka među elementima.
Ovu yagicu ne radim na drvenom boomu već onom prije opisanom "tehnologijom" kao za Dragonlink antenu tj. s elektroinstalacijskim materijalom.
Najveći problem je napraviti savijeni-dvostruki dipol da bude točan. Da bi mi ispao što točniji radio sam ga iz dva dijela pa ih onda zalemio. Isprobao sam i dva materijala-broncu i mesing(oba se dobro leme).Evo par slika izrade dipola i baluna. Koristio sam za sad koaksialac RG 316 dok ne nabavim bolji.
[attach=5][attach=6][attach=7][attach=8]

Iako sam, zbog manje mase, htio upotrijebiti aluminijske cjevčice(od 4 mm vanjskog promjera) za pasivne elemente- nisam ih našao ovaj put u Bauhausu pa sam kupio od mesinga. Ove zbog tanke stijenke(0,4 mm) možda i nisu teže od aluminijskih. Da bi sve bilo jednoobraznije onda sam upotrijebio i dipol od mesinga-on je izrađen od pune šipke jer je savijati mesinganu cjevčicu prilično zahtijevan posao. Izmjerio sam oba dipola na analizatoru i dobio donje karakteristike:
Brončani dipol  [attach=1]
Mesing dipol     [attach=2]
Ovaj od mesinga ima, istina, lošiji SWR i veću impedanciju kod željene frekvencije ali to će se "popeglati" dodatkom parazitnih elemenata. Zatim sam od vitroplast pločice napravio završetak-nosač dipola da se ne bi micao kasnije i da bude malo uzdignut-centriran u odnosu na boom, da ravnina pasivnih elemenata pada u njegovu sredinu.
[attach=3][attach=4][attach=5]
Sve pasivne elemente odrezao sam i pobrusio točno na desetinku mm prema kalkulatoru i jednog po jednog nanizao na boom. Prednost ovakve konstrukcije je da se elementi na svojim nosačima mogu pomicati duž booma dok ne dođu na točnu poziciju tj. ne treba bušiti rupe kroz boom. Bilo je potrebno izbušiti samo rupu za dipol. Šipkice su za nosače fiksirane vrućim ljepilom a same nosače ću kasnije fiksirati za boom malim vijcima da se kod manipulacije antenom ne razdese razmaci ili ne zaokrenu oko booma.
Evo kako izgleda gotova antena i usporedba sa starom 13 elementnom:

Ova antena neće ostati ovako u komadu već ću je prerezati između 11og i 12og direktora i umetnuti u boom drvenu letvu da se nebi savijala i da bi bila lakše prenosiva. Na mjestu reza bit će hvatište za stup ili tronožac. Tako će se moći lakše prenositi, moći će se koristiti i samo kao 13 elementna a po potrebi se lako produlji. Za sad sam obavio probna mjerenja u ne idealnim uvjetima na tavanu(limeni krov) i to tako da sam mjerio SWR i impedanciju nakon svakog dodanog direktora. Evo rezultata:
[attach=1]
Može se vidjeti kako se mijenjala impedancija i SWR sa svakim dodanim elementom-nekad bolje nekad lošije, da bi završilo sa svih 20 direktora prilično dobro s Z=49,2 a SWR=1,13:1. Kod mjerenja na otvorenom će biti vjerojatno i bolje.
Inače pojačanje bi trebalo biti 15,6 dBd što je 36,3 puta bolje od dipola, odnosno 17,8 dBi(60,25 puta) u odnosu na idealnu(izotropnu) antenu koja bi zračila odnosno primala signal jednako iz svih smjerova-čiji je diagram zračenja sfera. Budući da se samo s dipolima na prijemnoj i predajnoj strani videolinka(snaga VTXa 800mW) može provjereno letjeti više od 6 km onda bi to značilo u idealnim uvjetima(LOS,fresnelova zona) možda i više od 200 km! Npr. popneš se na neku dobru, visoku lokaciju na Sljemenu ili Kalniku i pičiš prema Slavoniji...preko Bilogore, Podravinom pa dokle ide i sve to na ne prevelikoj(opasnoj-zabranjenoj) visini... ...samo za to treba i j..... dobar avion...

Kak rijesavas usmjeravanje tih bestija prema modelu?

Pozdrav Daglas!
Ja obično dobro isplaniram kuda ću letjeti toga dana. Pogledam si na Google Earthu točan smjer, konfiguraciju terena(presjek), očekivanu visinu leta i prema tome se ravnam. Kad dođem na livadu prvo postavim tronožac s antenom, uzmem kompas i usmjerim yagicu prema smjeru cilja(stupnjevi u odnosu na sjever) koji sam zapamtio. Pritom yagica može biti paralelna s tlom jer je udaljenost modela puno veća u odnosu na visinu(mali kut LOSa i površine tla). Usmjerenje jagice i ne mora biti točno da gađa model jer postoji određena širina prijemnog(ili predajnog) snopa, npr. za ovu najnoviju antenu iznosi 26° tj. 13° u svaku stranu od idealne linije gdje je prijem najjači(15,6 dBd). Na 13° odstupanja od zadanog smjera je jakost prijemnog signala slabija za 3 dB(pola manje) i iznosi samo 12,6 dBd(18,2 puta) pa bi to značilo u slučaju ove antene udaljenost(idealno) od nekih 109 km gdje bi se još primao video signal. Uvijek se može i za vrijeme leta pokušati korigirati usmjerenost antene-već mali pomaci znače bolji ili lošiji video. Dakako i avion treba držati na točnom kursu(kompas OSDa) ali na velikim udaljenostima bi se trebalo zaista prilično udaljiti od zadanog smjera da izađeš iz prijemnog snopa antene čak i kad je on prilično uzak kao kod ove yagice. Kod jako velikih udaljenosti treba uzeti u obzir i zakrivljenost zemlje-problem horizonta-koji također određuje potrebnu visinu leta.

Sa tehnicke strane skidam kapu. Radio sam u CATV-u u servisu pa sam se ponekad znao primiti dorade i podesavanja filtera, antena i pojacala tako da pratim sa zanimanjem;-)
Zanima me dali imas u planu rjeseno prizemljenje (padobran) u slucaju havarije posto ces kod nekog gubitka visine izgubiti sliku i neces znati sto ili tko je ispod? (Npr crkne VTX ili ESC).
Vidim da su odabrane rute nisko naseljene ili nenaseljene pa je i rizik minimalan.

Pozdrav balki balki!
Padobran bi zaista bilo dobro imati, samo je malo zeznuto gdje ga smjestiti na avionu da ne smeta previše i da se može nesmetano otvoriti u slučaju potrebe. On je najbolje riješenje u slučaju kad avion krene nekontrolirano ponirati. Ako rikne VTX nastane mrak ali to još i nije tako strašno ako je dobro podešena RTH funkcija u smislu da se avion uredno okrene i zadržavajući visinu stabilno vraća prema bazi. Problem je možda više u tome ako je prilično visoko pa ga i ne vidiš i ne čuješ kad se vratio i već kruži iznad baze-tu može pomoći dalekozor 
Ako rikne ESC onda se sigurno neće vratiti ali ako on služi samo za pogon motora a sva druga elektronika se napaja neovisno o njemu onda je avion još uvijek stabilan i jedri. Ako ima još uvijek i dovoljnu visinu i video(antena s velikim pojačanjem!), operater ima dovoljno vremena da razmisli što je najpametnije napraviti. Npr. može usmjeriti avion prema nekom šumskom području ili u najbliže brdo ili prema nekoj vodenoj površini(to su sve dobri orijentiri) ili ako mu je dobar video pa može zaključiti da je područje ispod "čisto" može dati određeni trim da se avion kontrolirano APom spiralno spušta i možda čak i preživi.
Pritom je dobro imati pouzdan DVR koji može snimiti i video koji se već jedva nazire za kasniju analizu pozicije. Ako DVR uspije snimiti barem jedan krug tako trimanog aviona onda se iz podataka GPS,prosječne brzine aviona (koja je blizu stall brzine) i vremena potrebnog za jedan krug može odrediti približan opseg ili površina teritorija na koji se spustio pa to olakša potragu.
Inače ja sam već imao takvu situaciju kad sam imao podešen ESC na pogrešan podnapon kod prve upotrebe litijskih baterija pa sam ostao bez pogona u povratku sa Žumberka i to još prije Samobora. Imaš video na nekoj od prethodnih stranica ove teme.

Imapedanca od praktički 50 ohma i SWR od 1.13:1 uz pretpostavljen dobitak preko 17 dbi - vrlo impresivno!


Šteta da kod nas nemamo mogućnost za točno mjerenje dobitka antene u anehoic EM sobi, no uz ove proračune i izvedbu siguran sam da je oko 17.
Nekada sam i ja pokušavao long yagi - no to ne ide baš očekivano, za +3 db treba duplo veći broj elemenata - gubici koji nastaju. Došao sam do 50, ali nije bilo nikakve razlike prema 25, čak i lošije zbog razbalansiranja impedance dipola..


E sada, imam jedno "heretičko" pitanje: kod FPV-a je , kao što vidim cloverleaf i cirkularna polarizacija "must have" oprema uz poneku helikoidalnu antenu na strani prijema. Kod tebe Dare isključivo vidim linearnu polarizaciju, vertikalnu/horizontalnu a postižeš rekordne daljine sa FPV ?
U čemu je "kvaka" da izbjegavaš CP ?


Damir

Zar linearna polarizacija ne postize bolje rezultate na daljinu?

Pozdrav Damire i Zed!
Koristim LP antene jer ih je lakše točno napraviti, konstrukcijski su nešto jednostavnije npr. koaksialni dipol-trebaš samo komad koaksialca, komad mesing cijevčice i paziš da izrežeš na točnu dimenziju i već imaš antenu od 2,15 dBi tj. 1,64 puta usmjereniju u vertikalnoj ravnini u odnosu na izotropnu. Yagi se također da jednostavno i brzo napraviti-ne mora se koristiti savijeni(dvostruki) dipol već jednostruki pa se sve svodi na točno izrezivanje štangica i pazi na točne razmake među elementima. Kod cloverleaf antene ipak treba točno saviti "latice" i još ih vertikalno zakrenuti("ruža") a i dimenzije su prilične u odnosu na dipol koji je samo štapić (čvrstoća konstrukcije kod nižih frekvencija tj. većih protežnosti?).Helikoidalna je prilično primamljiva za izradu ali treba imati dobar izolacijski materijal na koji se namata itd...
Uglavnom i CP i LP imaju svoje prednosti i mane pa tako npr. LP vertikalne antene najbolje primaju vertikalno polarizirane radio valove dok sve druge znatno prigušuju dok CP antene hvataju osim svoje i vertikalno i horizontalno polarizirane radiovalove što može unositi određene smetnje. S druge strane CP antene su puno otpornije na multipathing(naročito na većim udaljenostima). Multipathing je pojava kad signal s TXa stiže na RX iz dva ili više smjerova(refleksije od krajolika, vodenih površina, građevina...) i kvari prijem. Kod CP antena se kod reflektiranog signala promijeni smjer rotacije polarizacije pa kad dođe na prijemnu antenu ona ga ne pušta u prijemnik(jako prigušuje reflektirane signale) jer smjer rotacije polarizacije mora biti isti. Uglavnom koliko sam vidio na FPV forumima ljudi koriste podjednako obje vrste antena ali ja tek moram postići veće udaljenosti pa ću onda više znati...možda ću morati prijeći na cirkularne
Evo i jedan link na listu FPV rekordera koji mi je poslao jedan naš kolega iz Karlovca, tu se može vidjeti i šta je tko koristio od antena ili setupovi:
http://fpvlab.com/forums/showthread.php?20039-Personal-Bests-V5-(LEADERBOARDS)&highlight=fpv+record

https://www.alibaba.com/product-detail/1-2GHz-grid-parabolic-antenna-20dBi_60684765204.html?spm=a2700.7724857.main07.17.d3a27ffu3K0Yu


Parabola? Preusmjereno?

Da, bilo bi dobro imati takvu paraboličnu antenu i na velikim udaljenostima ne bi bila preusmjerena. Ova doduše nije za moju frekvenciju(1,01 GHz) ali za navedeni opseg 1,1-1,2 GHz je svakako bolja od yagice ako je podatak o dobitku od 20 dBi točan. To bi značilo 20-2,15=17,85 dBd tj. 61 puta više od dipola. Našao sam stranicu gdje se može nabaviti kit za gradnju tanjura-reflektora koji je najvažniji dio takvih antena: http://www.rfhamdesign.com/products/parabolicdishkit/
Ovi koriste žičano pletivo razapeto na skeletu od aluminijskog lima umjesto punog tanjura tako da je cijela stvar lagana.
Međutim generalno gledajući skeptičan sam u pogledu samogradnje paraboličnih antena. Naime njihov dobitak ovisi direktno proporcionalno o promjeru tanjura ali što je još bitnije o kvaliteti izrade(faktor k u donjoj formuli). Taj faktor najviše ovisi o tome koliko je tanjur zaista paraboloid odnosno koliko je tanjur lokalno ili po obodu izobličen, zatim ovisi o kvaliteti feeda(antene u žarištu). Tanjur-paraboloid bi trebao što više primljenih radiovalova fokusirati u feed koji mora biti točno u fokusu. Tu je i pitanje koliko feed zasjenjuje tanjur a i diagram(latica) prijema ili zračenja feeda bi se trebao što bolje poklapati s površinom tanjura tj. da hvata samo ono što se reflektira od tanjura a ne i okolni šum(odnos signal/šum).
Uglavnom taj faktor k se kreće u rasponu od 55-70% kod kvalitetnih antena a to je teško postići u samogradnji.
Evo formula za dobitak i usmjerenost paraboličnih antena:
[attach=1][attach=2]
D-promjer tanjura, lambda-valna duljina, k-faktor efikasnosti antene