Какие бывают типы поляризации антенн. Чем отличается линейная поляризация от круговой. Какую антенну лучше использовать для квадрокоптера. Почему круговая поляризация предпочтительнее для FPV-полетов.
Что такое поляризация антенны и какие бывают ее типы
Поляризация антенны определяет ориентацию электромагнитных волн в пространстве при их излучении или приеме. Существует три основных типа поляризации:
- Линейная поляризация
- Круговая поляризация
- Эллиптическая поляризация
Выбор типа поляризации антенны важен для обеспечения качественной связи и передачи видеосигнала на квадрокоптере. Рассмотрим подробнее линейную и круговую поляризацию, которые чаще всего используются в FPV-системах.
Особенности линейной поляризации антенн
При линейной поляризации электромагнитные волны колеблются только в одной плоскости — вертикальной или горизонтальной. Такие антенны имеют ряд преимуществ и недостатков:
Преимущества линейной поляризации:
- Простота конструкции антенн
- Небольшие размеры и вес
- Низкая стоимость
- Легкость в ремонте и изготовлении
Недостатки линейной поляризации:
- Необходимость точного совпадения ориентации антенн передатчика и приемника
- Нестабильный прием сигнала при изменении положения квадрокоптера в полете
- Подверженность помехам от переотраженных сигналов
Линейно поляризованные антенны хорошо подходят для направленной связи на большие расстояния при отсутствии препятствий. Однако для FPV-полетов на квадрокоптерах они менее эффективны из-за постоянного изменения положения дрона в воздухе.
Принцип работы антенн с круговой поляризацией
При круговой поляризации электромагнитная волна вращается по спирали вокруг направления распространения. Это обеспечивает ряд преимуществ для FPV-систем квадрокоптеров:
- Стабильный прием сигнала независимо от ориентации антенн
- Хорошее подавление отраженных сигналов и помех
- Меньшая чувствительность к многолучевому распространению
Круговая поляризация бывает правой (RHCP) и левой (LHCP). Важно использовать антенны с одинаковым направлением поляризации на передатчике и приемнике.
Сравнение линейной и круговой поляризации для FPV
Для выбора оптимального типа антенн следует учитывать особенности их применения на квадрокоптерах:
| Параметр | Линейная поляризация | Круговая поляризация |
|---|---|---|
| Стабильность сигнала при маневрах | Низкая | Высокая |
| Устойчивость к помехам | Низкая | Высокая |
| Дальность связи | Выше в идеальных условиях | Ниже, но стабильнее |
| Размер и вес антенн | Меньше | Больше |
| Стоимость | Ниже | Выше |
Как видно из сравнения, круговая поляризация имеет явные преимущества для динамичных полетов квадрокоптеров в условиях наличия препятствий и отражающих поверхностей.
Какие антенны лучше использовать на квадрокоптере
Для большинства FPV-полетов на квадрокоптерах рекомендуется использовать антенны с круговой поляризацией. Они обеспечивают более стабильный прием видеосигнала в различных условиях. Наиболее популярны следующие типы антенн:
- Трехлепестковый клевер (Cloverleaf) — для передатчиков
- Четырехлепестковый клевер (Skew Planar) — для приемников
- Спиральные антенны — для увеличения дальности
При выборе антенн важно учитывать их диаграмму направленности, усиление и согласование по частоте с используемым оборудованием.
В каких случаях линейная поляризация может быть предпочтительнее
Несмотря на преимущества круговой поляризации, в некоторых ситуациях линейно поляризованные антенны могут быть более эффективны:
- Полеты на большие расстояния по прямой линии видимости
- Использование направленных антенн для увеличения дальности
- Когда критически важны малый вес и размеры антенн
- При необходимости быстрого ремонта антенн в полевых условиях
В таких случаях можно рассмотреть применение простых дипольных или патч-антенн с линейной поляризацией.
Рекомендации по выбору и настройке антенн для квадрокоптера
При подборе антенн для FPV-системы квадрокоптера следует придерживаться следующих рекомендаций:
- Использовать антенны с круговой поляризацией на передатчике и приемнике
- Выбирать антенны с одинаковым направлением поляризации (RHCP или LHCP)
- Согласовывать частотный диапазон антенн с используемым оборудованием
- Правильно ориентировать антенны на квадрокоптере и приемном оборудовании
- Использовать качественные антенные кабели с минимальными потерями
- Периодически проверять состояние антенн и их крепления
Соблюдение этих правил позволит получить максимальное качество видеосигнала и надежность управления квадрокоптером в различных условиях полета.
Линейная поляризация и круговая, какая антенна лучше для квадрокоптера — Все о квадрокоптерах
На чтение: 3 минОпубликовано: Обновлено:
Антенны для квадрокоптеров бывают 3 типов поляризации или простыми словами — 2 форм:
- Поляризация линейная;
- Поляризация эллиптическая;
- Поляризация круговая.
Содержание
- Что такое антенна?
- Типы поляризации
- Линейная поляризация
- Круговая поляризация
- Какой тип антенн использовать для квадрокоптера?
- Выводы
Что такое антенна?
Антенна — металлическое устройство, способное преобразовывать и отправлять энергию высокочастотного колебания от передатчика во внешнюю среду (радиоволны), а также принимать эти частоты и преобразовывать их в высокочастотные колебания.
Читайте также: FPV антенна, что это такое, как работают и какие бывают
В этой статье мы подробно опишем, как они устроены и как работают, а также сделаем выбор в пользу одной из поляризаций, с которой можно без проблем летать на квадрокоптере, не опасаясь, что пропадет сигнал.
Типы поляризации
Линейная поляризация
Линейная поляризация — сигнал колеблется только в одной плоскости и только в одном направлении: вертикально или горизонтально.
Как это выглядит? Схема ниже:
Линейная поляризация. Gif Википедия.
Могу с уверенностью сказать, что вы уже имели дело с антеннами, у которых линейная поляризация. Посмотрите на фото ниже:
Роутер с антеннами линейной поляризацииВидеопередатчик с линейной антенной
Если вы уже собирали квадрокоптер, то наверняка видели в комплекте с видеопередатчиками такие антенны.
По факту это просто кусок провода, и на хороший прием можно особо не рассчитывать. Таким образом, этот тип антенн хорош только при направленном действии, то есть передатчик и приемник должны быть в одном направлении, параллельны.
Круговая поляризация
Круговая поляризация — сигнал колеблется в одном из направлений, в вертикальном или горизонтальном, но при этом описывает окружность.
Вращение может быть и в левую сторону, и в правую.
Выглядит это вот так:
Круговая поляризация. Gif Википедия.Круговая поляризация. Фото Википедия.
А сами антенны — это хорошо знакомые вам «клеверы», или их еще называют «грибовидные» антенны, при условии, конечно, что вы уже собирали сами квадрокоптер или просто уже знаете о видах антенн для дрона:
Клевер, антеннаСтроение такой антенны:
Строение антенны «клевер»
Какой тип антенн использовать для квадрокоптера?
Почему не рекомендуется использовать на квадрокоптерах антенны с линейной поляризацией? Все дело в физике. Как уже говорилось выше, линейная поляризация работает в одной плоскости, и чтобы сигнал всегда был сильным, приемник (квадрокоптер) и передатчик (пульт) всегда должны быть параллельны. Но это невозможно из-за специфики полетов дрона. Например, сигнал будет очень плохим, если антенны приемника и передатчика будут под углом 90° друг к другу.
Другое дело с круговой поляризацией, у нее охват гораздо шире, уровень сигнала всегда будет на приемлемом уровне, поэтому все пилоты всегда меняют стандартные антенны на «клевер».
На большие дроны-долголеты, которым нужна частота 1.2Ггц, ставят большие клеверы:
Антенны типа «клевер» бывают с 3 лепестками и 4 лепестками:
Антенна клевер: 3 лепестка и 4 лепесткаАнтенна с 4 лепестками обычно используется в качестве принимающей, а 3-лепестковая является универсальной и используется в обоих случаях (прием и отправка).
Общий вид на 3 типа поляризации:
Выводы
Надеемся, мы смогли донести до вас эту информацию в простой форме. И запомните, для квадрокоптеров целесообразно использовать антенны с круговой поляризацией, типа «клевер». Если у вас остались вопросы, задавайте в комментариях.
Антенна с круговой или с линейной поляризацией, что лучше для FPV?
Антенны можно разделить на категории по виду поляризации: линейная или круговая. В этой статье мы подробно рассмотрим различия между этими видами поляризации.
Это перевод статьи Оскара, оригинал: Circular or Linear Polarized Antenna For FPV
Виды поляризации
Поляризация определяет вид волн в пространстве.
Этот термин очень часто употребляется при обсуждении FPV оборудования.
Линейная поляризация
В этом случае сигнал колеблется горизонтально или вертикально, но только в одной плоскости.
Большинство простых антенн дают линейную поляризацию сигнала: например, стоковые диполи (в комплекте с видео передатчиками и приемниками), или даже домашний Wifi.
Достоинства и недостатки линейной поляризации
Антенны линейной поляризации очень широко распространены благодаря простоте конструкции, что в самом примитивном виде дает просто кусок провода. Эти антенны имеют малый размер, низкую цену, их легко ремонтировать и собирать.
В общем и целом, линейная поляризация отлично подходит для больших расстояний, т.к. вся энергия будет сосредоточена в одной плоскости. Это преимущество не всегда проявляется из-за многолучевого распространения сигнала (многократные переотражения сигнала), но это мы обсудим чуть позже.
Для того чтобы получить максимальный уровень сигнала, антенны приемника и передатчика должны быть расположены параллельно (для максимального перекрытия излучения.
В самом крайнем случае, когда антенна приемника и антенна передатчика расположены под углом 90 градусов друг относительно друга — получаем наименьший уровень сигнала. Результат — потери сигнала в 30 дБ, это кросс поляризация.
Наши коптеры постоянно перемещаются в небе, поэтому невозможно держать антенны параллельно друг другу, следовательно, прием FPV сигнала будет не стабильным.
Круговая поляризация
При круговой поляризации сигнал распространяется в обоих плоскостях (в вертикальной и горизонтальной) со сдвигом фазы на 90 градусов, представить можно в виде штопора.
Посмотрим на наиболее часто используемые антенны для FPV.
Четырехлепестковый клевер (Skew-Planar Wheel antenna) — антенна круговой поляризации, имеет отличную устойчивость к отраженным сигналам. Обычно она используется там, где аэродинамическое сопротивление не критично. Как правило это антенна на приемнике, хотя и на передатчик ее тоже можно поставить.
Трехлепестковый клевер (The Cloverleaf antenna) — обычно используется на передатчиках.
Можно комбинировать с четырехлепестковым клевером для увеличения радиуса приема и увеличения качества сигнала.
Достоинства и недостатки круговой поляризации
Сигнал с круговой поляризацией всегда попадает на антенну, т.е. вне зависимости от угла между антенной на квадрике и на приемнике. Именно поэтому антенны с круговой поляризацией — стандарт для FPV.
Еще одно достоинство антенн с круговой поляризацией — это возможность отсекать отраженный сигнал.
Многолучевое распространение сигнала — одна из главных причин плохого качества видео (изменение цвета, помехи, скрэмблированное изображение, двоение и т.п.). Так бывает, когда сигнал отражается от объектов и приходит с другой фазой, при этом смешиваясь с основным сигналом.
Круговая поляризация бывает, как левой (LHCP), так и правой (RHCP). На передатчике и приемнике должны быть антенны с одним и тем же направлением, иначе будет очень сильная потеря сигнала.
Круговая поляризация хорошо защищает от переотраженных сигналов, потому что, когда сигнал отражается от объекта, меняется направление поляризации.
Т.е. антенна LHCP отсекает RHCP сигнал и наоборот (кросс поляризация).
Когда использовать круговую поляризацию?
- При полетах около крупных объектов типа деревьев, зданий, в парках и стадионах
- Акробатические полеты, когда положение коптера постоянное меняется
- Полеты на низкой высоте (вблизи других объектов)
Когда использовать линейную поляризацию?
- При полетах на большие расстояния в прямой видимости, без крупных препятствий
- Прямолинейные полеты, без флипов и ролов
- Когда вес, размер и прочность антенны стоят на первом месте
История изменений
- Октябрь 2013 — написана первая версия
- Май 2017 — статья обновлена
Свет
показано правильно-
циркулярно
поляризованный.
Другими словами, это приуроченность вектора электрического поля или вектора магнитного поля к заданной плоскости вдоль направления распространения света. Можно сказать, что плоская волна линейно поляризована, когда нет разницы между x- и y-компонентами электрического поля света.
Обычно этот тип поляризации важен в спутниковой связи.
Линейная поляризация — это простой метод поляризации, тогда как круговая поляризация более сложна, чем линейная поляризация. Эллиптическая поляризация — очень сложный метод поляризации.
