Радіогоризонт: Як FPV ретранслятори розширюють межі польоту

Радіогоризонт ретранслятора FPV дронів — це максимальна відстань, на яку може працювати ретранслятор або система передачі відео в FPV-дронах або моделях. Радіогоризонт визначається фізичними обмеженнями радіосигналу, зокрема лінією прямої видимості, перешкодами, потужністю передавача, чутливістю приймача та характеристиками антен.

У FPV системах радіогоризонт зазвичай досягається в межах кількох кілометрів, залежно від характеристик обладнання. Основні фактори, що впливають на радіогоризонт FPV:

• Потужність передавача: Чим більша потужність, тим далі передається сигнал. Однак в багатьох країнах є законодавчі обмеження на допустиму потужність.
• Чутливість приймача: Чим більш чутливий приймач, тим краща його здатність приймати слабкі сигнали.
• Антени: Високоякісні, правильно налаштовані антени можуть суттєво збільшити радіогоризонт.
• Частота сигналу: Зазвичай FPV системи працюють на частотах 5.8 ГГц, 2.4 ГГц або 1.3 ГГц. Будь-яка з даного ряду частота має свої переваги: наприклад, 5.8 ГГц забезпечує більшу пропускну здатність, але є менш стійкою до перешкод і має менший радіус дії порівняно з 2.4 ГГц.
• Перешкоди та рельєф: Дерева, будівлі або навіть великі пагорби можуть блокувати або знижувати силу сигналу, що зменшує радіогоризонт.

FPV системи можуть використовувати ретранслятори (repeater), щоб збільшити радіогоризонт. Це дозволяє передавати сигнал на більші відстані шляхом встановлення проміжного пункту, який підсилює і передає сигнал далі.

Розповсюдження радіохвиль для систем FPV, включно з ретрансляторами, залежить від кількох фізичних принципів і факторів. Радіогоризонт — це теоретична межа, на якій радіосигнал ще може досягти приймача без суттєвого погіршення. Це явище тісно пов’язане з законом розповсюдження електромагнітних хвиль у середовищі. Розглянемо основні моменти з точки зору фізики.

1. Пряма видимість (Line-of-Sight, LOS)

Радіохвилі у діапазоні, що використовується в FPV (1.3 ГГц, 2.4 ГГц або 5.8 ГГц), поширюються прямолінійно і майже не огинають перешкоди, як це роблять, наприклад, довші хвилі. Це означає, що для надійної передачі сигналу потрібна відкрита пряма лінія між передавачем і приймачем. Радіогоризонт обмежений кривизною Землі, оскільки радіохвилі не огинають її поверхню. Радіогоризонт можна приблизно оцінити за формулою:

де:

2. Розрахунок радіогоризонту і кривизна Землі

Кривизна Землі створює фізичне обмеження на радіогоризонт. Для систем, що працюють на відносно низьких висотах, радіогоризонт обмежений висотою антен передавача і приймача. Чим вище розташовані антени, тим більше їхній радіогоризонт. Відстань до горизонту від антени, розміщеної на певній висоті можна обчислити за формулою:

де:

• h = висота антени
• R = радіус землі
• dl = загальна лінія видимості
• dr = радіогоризонт (фактична дальність дії радіоприладу)

Приклад: При піднятті ретранслятора на висоту 50 метрів, радіогоризонт може скласти 29 км, в ідеальних умовах, без дії РЕБ і складок ландшафту.

3. Пряме розповсюдження радіохвиль

Електромагнітні хвилі в діапазонах FPV належать до ультракоротких хвиль (УКХ). Вони схильні до прямолінійного розповсюдження, тому будь-які перешкоди на шляху сигналу, такі як будівлі, дерева, пагорби чи навіть крива поверхня землі, можуть зменшити або повністю блокувати сигнал.

• На частоті 5.8 ГГц сигнал особливо чутливий до перешкод, а радіус дії буде меншим, ніж на нижчих частотах.
• На частоті 2.4 ГГц і нижче, хвилі здатні краще проникати через деякі перешкоди (дерева, легкі конструкції), але втрата потужності сигналу все одно відбувається.

4. Вплив дифракції та рефракції

Хоча радіохвилі високих частот не огинають перешкоди так добре, як довші хвилі (наприклад, хвилі короткохвильового діапазону), все ж дифракція може трохи збільшити радіогоризонт, особливо в складних умовах рельєфу.

Рефракція або заломлення радіохвиль відбувається в атмосфері, оскільки щільність повітря і температурний градієнт можуть змінювати напрямок розповсюдження хвиль. Це явище іноді дозволяє сигналу поширюватися трохи далі за лінію прямої видимості, збільшуючи радіогоризонт.

5. Затухання сигналу (Attenuation)

Затухання сигналу — це поступове зменшення потужності сигналу в міру його розповсюдження через простір або через перешкоди (дерева, будівлі тощо). Втрати потужності залежать від частоти хвиль:

• Вищі частоти (наприклад, 5.8 ГГц) зазнають більшого затухання, ніж нижчі частоти (2.4 ГГц або 1.3 ГГц).
• Відстань також впливає на затухання: сигнал втрачає потужність з відстанню пропорційно до квадрата відстані.

6. Багатопроменева інтерференція (Multipath Interference)

Радіохвилі можуть відбиватися від різних об’єктів (землі, будівель, дерев) і досягати приймача декількома шляхами. Це створює мультишляхові перешкоди, які можуть призвести до накладання хвиль і викликати інтерференцію (посилення або ослаблення сигналу в різних точках).

7. Використання ретрансляторів

Ретранслятори використовуються для збільшення радіогоризонту шляхом прийому сигналу, його підсилення та повторного передавання далі. Ретранслятори встановлюються в точках з хорошою прямою видимістю до передавача і приймача, щоб мінімізувати втрати сигналу через перешкоди.

Висновок

Фізичні обмеження радіогоризонту для систем FPV обумовлені лінією прямої видимості, кривизною Землі, затуханням сигналу та іншими факторами, такими як рефракція та дифракція. Ретранслятори допомагають подолати ці обмеження, але їх ефективність також залежить від налаштувань системи, характеристик антен і місцевого рельєфу.

Загалом, для досягнення оптимального радіогоризонту в системах FPV важливо враховувати всі ці фактори, щоб забезпечити надійну та якісну передачу відео під час польоту дронів, що ми і зробили.  Наш ретранслятор FPV — ідеальне рішення для тих, хто прагне розширити межі своїх дронів. Завдяки потужній технології передачі сигналу, цей ретранслятор забезпечує стабільний зв’язок на великих відстанях, дозволяючи Вам насолоджуватися польотами без обмежень.

FPV ретранслятор URS R-DM3 – це:

• Підвищення надійності зв’язку: Забезпечте собі чіткий сигнал навіть у важких умовах, таких як густий ліс або міські райони з великою кількістю перешкод.
• Збільшена автономність: Ретранслятор дозволяє Вам подорожувати далі без ризику втрати зв’язку, що ідеально підходить для відеозйомки та досліджень.
• Простота використання: Інтуїтивно зрозумілий дизайн та інструкції забезпечують легке налаштування навіть для новачків.

Запрошуємо перейти за посиланням ретранслятор для FPV на Mavic 3 / Matrice, тут Ви знайдете всі необхідні технічні дані. Не зволікайте, забезпечте собі бездоганний сигнал для польотів на далекі відстані!