您现在的位置:首页 > 航拍动态 > 航拍常识 >

航拍之图传等天线知识介绍

来源:晨风影像科技     作者:苏州航拍     发布时间:2014-03-04 22:14    已经有:人看过

我们首先了解下无线电的传播方式,具体来说有如下几种方式:

地表传播:只贴地表传播,不向外空间散射,其特点是信号比较稳定,传播方式主要适用于长波和中波波段。3兆赫以下。

天波传播:在大气层中,从几十公里至几百公里的高空有几层“电离层”形成了一种天然的反射体,电波射到“电离层’就会被反射回来,走这一途径的电波就称为天波或反射波。在电波中,主要是短波具有这种特性。3-30兆赫。

散射传播:是利用对流层或电离层中介质的不均匀性或流星通过大气时的电离余迹对电磁波的散射作用来实现超视矩传播。这种传播方式主要用于超短波和微波远距离通信。30-500兆赫。

视距传播:电波直接从发信天线传到收信点(有时有地面反射波)。目前广泛使用的超短波通信和卫星通信的电波传播均属这种传播方式。2.4G控至5.8G图传都在超短波范围。

对于需要实时控制的航模飞机来说,除了直接接收到信号,靠任何之外的无线电特性提高距离的方式都是不可靠的,尽管长波中波绕射能力极强,依然受空间环境制约,很不稳定。

【无线电的“穿透力”】无线电的频率越高,越接近光的传播特性,无线电对绝缘体有穿透,对导体产生反射和绕射。平时常说的穿透力,其实大部分时候,朋友们是想追求绕射能力,频率越低绕射能力越强,在无线电中,真正使用其绕射能力的波段是长波和中波,也就是3兆赫以下。在30兆赫以上的频率,基本上都已经都是直射接收了,100兆赫以上时,讲绕射能力,没有什么意义。无线电真正意义上的穿透,不在咱们的讨论泛围内,FPV也用不到。

【天线的简单原理和特性】简单的我把可以把发射天线看做灯管,把接收天线看做一只接收灯管,很好理解,要想两支灯管间的信号完美的传递,最佳状态就是两支灯管平行放置。错误的放置是一支天线立放,一支天线横放,最差的放置是横放的天线指向立放的天线,所以我们安置天线的时候一定要注意发射和接收天线保持平行才可以有最佳和最远的接收效果,要绝对避免一支天线指向另一支天线的情况发生。只要接收和发射天线是平行放置,不论是立放还是倒放,效果是一样的。同理我们可以把不愿受到无线电影响的设备,特意的放置在天线指向的位置上,但在载机上受空间限制可能不一定做到最完美的安装。

【天线安装】载机是绝缘体不会影响信号传播,机载设备等导电体,在飞机姿态变化时,如果正好处于了接收和发射天线之间,在距离远信号弱时就可能造成信号中断,机载天线最佳的安装位置应该是在飞机的下部,这样机载天线受机载设备屏蔽的几率最小,干扰也会降到最小。

【飞远和飞高的天线安装方式】向远飞的飞机,接收天线和发射天线,都采用垂直方式安装。追求高度的飞机,接收和发射天线水平放置为好。但水平放置接收天线,容易受到飞机姿态和方位影响,应尽量采用双接收天线的接收机,两支天线呈90度角水平安装,以达到最佳的接收效果。

【天线安装角】为了飞行安全的考虑,我们可以预先按我们的要求,使天线有一定的安装角。比如图传天线(图传,是把航模上采集的视频发回地面的图像传送设备,为了更直观讲解,所以用图传天线来说明),可以有一点向前倾的角度,这样飞机前方的信号有一点向下的辐射角,而飞机后面有一点向上的辐射角,我们相对在飞机的下方,这时对于我们所处的下方位置来说,飞机后下方的场强比飞机前下方的场强略小些,当飞机飞远,感觉图像不清晰了,飞机返航,机头向我们时,图像可以变的清晰些。相反,如果机头转向我们时,图像可能就没有了,这肯定是不可取的,这角度稍微有几度就可以,不要过大。对于接收机天线,也是相同道理。有双天线的接收机,天线垂直安装时,可以让前后天线成一个倒八字倾角,这样飞机无论是去还是来,都可以保证有较稳定的接收。
当天线是水平安装时不用考虑安装角。

【各种天线的场强分布】相同构造天线的发射和接收场强是基本一致的,并且不是有源天线的话,都是可以直接互换互用的,在这里就不再做细分了。另外大家对天线的外观并不陌生,我也就不再上图了。

1★全向天线:无线电专业里常叫鞭状天线。它就象一个灯管,它的发射泛围,垂直放置时,是在水平方向上向周围散射,在360度泛围内都有均匀的场强分布,是我们比较常用的一种形式。水平放置时,假如天线是东西方向放置,场强分布是包括天空在内的南北方向,以及天线到地面的南北方向空间泛围内分布。因此垂直天线,主要针对水平方向的目标,水平天线主要针对垂直高度上的目标,和窄范围内的水平目标。

2★八木天线:定向传输天线,八木天线由比天线稍短的引向器,和比天线稍长的反射器,中间安装天线的结构构成,八木天线的场强主要集中在引向器一侧,反射器将天线发出的信号反射回引向器方向,使场强增强,同时有屏蔽后方干扰的作用。八木天线在垂直安装时,上下的场强分布角与全向天线差不多,在水平方向上场强分布角,与引向器的多少有关,引向器越多,夹角越小,方向性越强,夹角内的场强越高。一般常见引向器3-5支,再多效果亦不明显。主要特点是在有效范围内场强分布均匀,方向性好,搞干扰能力强。

3★抛物面天线:这种天线的场强分布有两部分,类似手电光,一部分是灯泡直接射出的散射光,另部分,也是主要部分,是反射器反射形成的直射光。所以抛物面天线的效率是最高的,但方向性也是最强的,最常见是用在固定点对点的微波通信,如果用在飞行器上的通信,必须装在高精度跟踪云台上才可以,如果跟踪云台精度不高也是盲人骑瞎马。另外抛物面天线对组装精度要求也很高。

4★平板状天线:平板天线的特性和八木天线基本相同,好的平板天线结构较复杂,但体积小,重量轻,安装简单。体积效率比高,野外FPV狂人的首选天线。需配合跟踪云台使用。

【天线的计算和自制】
无线电的传僠速度和光速相同,每秒30万公里。无线电波长的计算为,300÷频率,比如150兆赫的波长为,300÷150=2米(注意单位是米),天线的长度要和波长匹配,一般的全向天线多采用1/4波长或1/2波长,相较1/2波长的天线效率较高。为什么不能用全波波长的天线呢?无线电信号是个正弦波,全波长的天线,会使电波的上半周和下半周同时加载到天线上,因为两个半周的电流方向是相反的,产生的电波就是反相的,所以不能做为普通天线用。但有朋友已经注意到了很多高增益天线的长度要比波长长很多,那是因为在整个天线中间加了线圈进行倒相,使一个半周的信号被抑制,只使我们需要的半周信号得到发挥。有朋友会问,那只有半个周期的信号,不是残废信号吗?虽然天线是半个波长,但流过天线的电流方向是连续变化的,所以产生的电波就是个过完整的正弦波。

为什么天线的长度是1/4或1/2波长呢?是因为要天线的长度要和无线电的波长产生谐振,才能使天线以最高的效率把电流转化为电磁波或者把接收到的电磁波转化为电流。道理和固定长度的物体产生一个固定的声波,及固定长度的物体会随特定声波振动的道理是一样的。

【实例】
知道了以上的内容,我们就可以自己制作基本的天线了。还以150兆赫为例,天线长度大约为1米。但30万公里是光在空间中的传播速度。在金属介质中的传播速度,因金属的不同,约为空中速度的96%-97%,所以标准的天线长度应乘以这个缩短率,如果不了解我们所用金属的缩短率,可以取个中值。在此可以计算为300÷150÷2×0.965=0.965米,即是所要的150兆赫天线长度为0.965米。

以上是个最简单的天线制作,但效率还是很不错的,只要稍做改造就可以成为高增益天线,之前我曾以加装假地线的方式架空1/2波长全向天线,作为对讲机天线,用1W功率在150公里半径范围内清晰稳定地通信,而用简单天线1W也就在两公里范围内勉强,可见天线做好了效率是相当惊人的。

前阵子,我的天地飞09S天线不知丢哪去了,自制了6公分长的一段细铜线做为天线,在300米范围内也从未失控,就这样大概飞了有一个多月。

以后,当没有天线或天线丢失时,不用为没有天线而烦恼了,至于更复杂的天线制作及知识,我们就不再多述了,大家有兴趣可以自己找一找资料。知识就在折腾中产生。

!无论任何时候,在可靠的无线电场强内飞行都是明智的。再警告!不要迷信穿透力,你会后悔的。那是你的错,不是设备的错。

上一篇:飞控相关知识简介       下一篇:航拍视频采集摄像头选择知识
互动

如果您有航拍需求或需要我们的帮助。您可以随时拨打晨风影像科技24小时免费咨询电话181-2129-3230或与在线与我们取得联系。

logo

更多+

航拍案例

  • 上海浦东外滩航拍图片
  • 苏州航拍案例之金图片
  • 上海徐家汇天主教图片
  • 苏州航拍之李公堤图片
  • 3D全景航拍之欧洲图片
  • 嘉定江桥万达广场图片
  • 浙江嘉兴体育馆国图片
  • 国家地理:换个角图片