آنتن های FPV وسیله ای برای تعیین برد و قدرت سیگنال های ارسالی و دریافتی در پرواز FPV و فرستنده تصویر ( VTX ) و گیرنده تصویر( RTX ) است.در این مقاله قصد داریم تا شما را با این وسیله آشنا کرده و پارامتر های مهم برای انتخاب بهترین مدل را به شما معرفی کنیم و انواع مختلف آنتن ها FPV با شکل ها و کارایی های مختلف را بشناسیم.
تعریف کلی آنتن های FPV
به طو کلی آنتن های FPV وظیفه تبدیل توان الکتریکی را به امواج و سیگنال های الکترومغناطیسی بر عهده دارد تا از این طریق امکان ارتباط برقرار کردن بین پایلوت و کوادکوپتر را به صورت بی سیم فراهم کند.
به این صورت که تصاویر ضبط شده توسط کواد کوپتر از طریق فرستنده تصویر ( VTX ) برای استفاده اپراتور به گیرنده تصویر ( RTX ) ارسال می شود. آنتن های مورد استفاده در کوادکوپتر ها معمولا به صورت قطعاتی کریستالی هستند و نوع آنتن و سیستم ارتباطی که شما در مولتی روتور و کوادکوپتر خود استفاده می کنید تاثیر مستقیمی بر رنج عملیاتی و قدرت سیگنال های ارسالی و دریافتی در پرواز FPV شما خواهد داشت.
ساختمان و شکل ساختاری آنتن های FPV
اساس کار تمامی تمامی آنتن های FPV با هر شکل و ظاهر و قدرتی یکسان بوده و تمامی آن ها دارای ساختمان و شکل ساختاری یکسانی هستنتد.ساختار این نوع آنتن ها به سه قسمت عنصر فعال (Active Element ) ، کابل های شیلد دار (Coaxial Cable ) و سوکت های اتصال (Connector ) تقسیم بندی می شود که در ادامه به برسی جداگانه هر قسمت می پردازیم.
عنصر فعال (Active Element ) :
عصنر رسانایی است برای دریافت و ارسال امواج و سیگنال های الکترومغناطیسی.
کابل های شیلد دار (Coaxial Cable ) :
کابل های مورد استفاده در آنتن ها نوعی کابل شیلد دار یا به اصطلاح Coaxial Cable هستند که برای انتقال سیگنال از عنصر فعال به اتصال دهنده استفاده می شوند.درو اقع این کابل ها صرفا برای افزایش طول آنتن مورد استفاده قرار می گیرند و به دلیل جنس و ساختار خاصی که دارند توانایی شکل گرفتن در هر زاویه ای را دارا می باشند.اما در صورتی که شما عنصر فعال آنتن خود را مستقیما به سوکت اتصال وصل کرده اید نیازی به استفاده از کابل های شیلد دار ندارید.
سوکت های اتصال (Connector ) :
این سوکت ها برای اتصال آنتن به فرستنده تصویر و یا گیرنده تصویر مورد استفاده قرار می گیرند.
در زیر ساختار سه قسمتی آنتن ها را در چند مدل متنوع مشاهده می کنید.
آنتن های FPV عموما از فلزاتی نظیر مس و سایر فلزات رسانا ساخته می شوند.اما می توان این آنتن ها را با روکش ها و محافظ های پلاستیکی نیز پوشاند.پوشش های پلاستیکی اختلالی در دریافت و ارسال سیگنال ایجاد نمی کنند بلکه به عنوان محافظی جهت جلوگیری از خراب شدن و صدمه دیدن آنتن در سقوط ها و کرش ها عمل می کند.
روش ارسال سیگنال در آنتن های FPV
ارسال سیگنال در آنتن های FPV به دو روش خطی (linearly polarized antennas)
و دایره ای(circularly polarized antennas) انجام می شود.
به طور معمول امروزه آنتن های با قابلیت ارسال سیگنال دایره ای در صنعت FPV به شدت مورد استفاده قرار می گیرند اما آنتن های خطی چندان محبوبیتی را بین طرفدارن پرواز FPV ندارند چراکه این نوع آنتن ها در پرواز مشکلاتی از قبیل اختلالات چند گانه و عدم تراز بودن همیشگی را برای کوادکوپتر به همراه خواهند داشت که این مشکلات درآنت های ارسال سیگنال دایره ای کاملا برطرف شده است.
آنتن های چپ دست و راست دست
آنتن های ارسال سیگنال دایره ای به دو دسته چپ دست ( LHCP ) و راست دست ( RHCP ) تقسیم بندی میشوند.این دو نوع آنتن جهت چرخش و تعویض سیگنال متفاوتی را نسبت به یکدیگر دارند و برای استفاده از هرکدام از آن ها بایستی فرستنده تصویر و گیرنده تصویر خود را به یک شکل باهم تطبیق دهیم.این دو نوع آنتن به این دلیل استفاده می شوند که در هنگام پرواز سیگنال های ارسالی یکدیگر را مختل نکرده و به اصطلاخ تداخل ایجاد نکنند.
برای کسب اطلاعات بیشتر راجع به این دو نوع روش ارسال سیگنال و مزیت ها و معایب هرکدام می توانید مقاله منتشر شده راجع به این موضوع را در این قسمت مطالعه کنید.
آنتن های همه جانبه و جهت دار
آنتن های مورد استفاده در کوادکوپتر ها را می توان به دو دسته آنتن های همه جانبه (Omni-directional ) و آنتن های جهت دار ( Directional ) نیز تقسیم بندی کرد.
در این تقسیم بندی آنتن ها را از لحاظ میزان ارسال و قدرت ارسال سیگنال ها مورد مقایسه قرار می دهیم. به این صورت که آنتن هایی که سیگنال را در تمام جهات منتشر می کنند به آنتن های همه جانبه معروف هستند و آنتن هایی که صرفا سیگنال را در بازه کوچکی و پوشش دهی کمتر منتشر می کنند به آنت های جهت دار معروف اند.
این دو دسته از آنتن ها دارای مزایا و معایب مختلفی می باشند.برای مثال آنتن های همه جانبه به دلیل ارسال سیگنال در تمام جهات پوشش دهی مناسبی را برای پایلوت به همراه دارند و پایلوت میتواند حتی کواد کوپتر را زمانی که در پشت سر خود باشد نیز به راحتی کنترل کند اما عیب بزرگ این نوع آنتن ها در برد و رنج عملیاتی کمی است که می تواند تولید کند.
در عوض آنتن های جهت دار ارسال سیگنال را در جهت خاصی محدود می کند اما بر خلاف آنتن های همه جانبه رنج عملیاتی بسیار بیشتری را در اختیار شما قرار خواهد داد.
در زیر مثال کاملی را از تفاوت دو نوع آنتن همه جانبه و جهت دار مشاهده می کنید.که آنتن همه جانبه را به لامپ حبابی با پوشش دهی 360 درجه اما رنج عملیاتی کم و آنتن جهت دار را به چراغ قوه با پوشش کم اما رنج عملیاتی بیشتر تشبیه می کند.
در صورتی که مشتاقید تا این دسته بندی آنت ها را بهتربشناسید و با آن ها بیشتر آشنا شوید می توانید مقاله مربوط به این دسته بندی را در این قسمت مشاهده کنید.
بهتر است از چه نوع آنتی با چه خصوصیاتی استفاد کنیم؟
تا این قسمت ما آنتن ها را به دو دسته بندی مختلف تقسیم بندی کریم.دسته بندی اول ارسال سیگنال های دایره ای و خطی که در این دسته بندی برای بهره مندی از رنج عملیاتی بالاتر اما مشکلات تراز نبودن پرنده می توان از سیگنال های خطی استفاده کرد و برای بر نخوردن به مشکلات تراز نبودن و قدرت و دقت سیگنال بالا در مسابقات و پرواز های اکروباتیک اما رنج عملیاتی کمتر از ارسال سیگنال دایره ای استفاده می کنیم.
دسته بندی دوم نیز شامل آنتن های همه جانبه و جهت دار بود. که دریافتیم آنتن های همه جانبه پوشش دهی مناسب اما رنج عملیاتی کوتاهی دارند ولی آنتن های جهت دار پوشش دهی کم ولی رنج عملیاتی بالاتری دارند.
توصیه ما برای استفاده از این نوع آنتن ها در این است که برای بهره مندی کامل از رنج عملیاتی بالا و پوشش دهی مناسب به طور همزمان ، از آنتن ها و رسیور های چند گانه استفاده کنید.استفاد از این نوع آنت ها به شما این قابلیت را میدهد تا زمانی که کوادکوپتر در جلوی شما در حال حرکت است از آنتن جهت دار خود استفاده کنید و از رنج بالای آن بهره مند شوید و زمانی که پرنده در پشت سر شما در حال حرکت است از آنتن همه جانبه خود و قابلیت پوشش دهی مناسب آن استفاده کنید.
اندازه گیری کارایی و عملکرد آنتن FPV
عملکرد آنتن FPV به عوامل زیادی همچون موارد زیر بستگی دارد.
- قدرت ارسال سیگنال
- الگوی ارسال سیگنال
- نسبت عمودی در آنتن FPV
- VSWR
برای انتخاب بهترین و مناسب ترین آنتن FPV برای کواد کوپتر خود و پرواز FPV نیاز دارید تا 4 مورد بالا را در نظر بگیرید.در زیر این موارد را به صورت جزئی تر و به صورت تخصصی تر توضیح خواهیم داد.
قدرت ارسال سیگنال
با افزایش قدرت ارسال سیگنال در فرستنده رنج عملیاتی ما بیشتر می شود اما از طرفی پوشش دهی آنتن به مراتب ضعیف تر و زاویه پوشش آنتن نیز کمتر می شود.این امر در مقاله مربوط به همین بحث به صورت کامل توضیح داده شده است.
الگوی ارسال سیگنال
هر آنتی طبق توانایی خود دارای الگویی برای ارسال سیگنال در فضا می باشد.این الگو از قبل برای هر آنتن FPV در هر مدل به صورت پیش فرض تعیین شده است و شما با دانستن الگوی ارسال سیگنال آنتن FPV خود می توانید نقاط قوت ، نقاط ضعف و نقاط کور آنت دهی و ارسال سیگنال آن را دریافته و پرواز ایمن تر و بهتری را بدون ایجاد مشکلاتی نظیر ضعیف شدن و یا قطع شدن سیگنال تجربه کنید.
در زیر مثالی برای توضیح نحوه و الگوی ارسال هر آنتن را مشاهده میکنید.
شکل زیر آنتن های همه جانبه در قدرت صفر دسیبل را نمایش می دهد.که الگوی ارسال سیگنال در جهت عمودی و افقی آن به صورت دو دایره می باشد.
و یا برای ابگوی ارسال سیگنال 8dB مشاهده می کنید که این الگو در زاویه صفر درجه دارای قدرت و رنج عملیاتی بالایی است اما در قسمت هایی نظیر طرفین سیگنال ضعف سیگنال و پوش دهی پراکنده و نامناسب را داریم و در پشت الگو هم عدم آنتن دهی وفقدان سیگنال را مشاهده میکنیم.
برای دریافت اطلاعات و دانش بیشتر و جامع تر در رابطه با تاثیر قدرت سیگنال و الگوی ارسال آن می توانی مقاله مربوط به این موضوع را دراین قسمت مطالعه کنید.
نسبت عمودی در آنتن FPV
این را میدانیم که آنتن های LHCP و RHCP برای این استفاده می شوند که احتمال ایجاد اختلال در یکدیگر را به حداکثر برسانند.اما این یک واقعیت است که این نوع آنتن ها تماما و صد در صد تمام سیگنال های خود را صورت چپ گرد و یا راست گرد ارسال نمی کنند و ممکن است برای مثال 10 درصد از کل سیگنال های ارسال را یبه صورت عکس روش تعریف شد ارسال کنند و این کار دلیلی بر ایحاد اختلال بر روی سیگنال سایر فرستنده های موجود در آن قسمت خواهد شد.از این رو واحد اندازه گیری به نام نسبت عمودی و یا به اصطلاح AXIAL RATIO وارد کار شد.این واحد به ما درصد خطای سیگنال های ارسالی هر آنتن را معرفی میکند و اطلاعاتی راجع به درصد سیگنال های سالمی که هر آنتن میتواند ارسال کند در اختیار ما قرار می دهد.هرچه این مقدار به عدد یک نزدیک تر باشد به این معنی است که آنتن درصد بیشتری از کل سیگنال های ارسالی را به صورت کامل و صحیح ارسال می کند.
باند فرکانسی مورد استفاده در آنتن FPV
هر آنتن FPV برای ارسال سیگنال در باند فرکانسی مشخصی تولید شده و بهترین و بیشترین بازده را زمانی به کاربر می دهد که فرستنده تصویر و گیرنده تصویر هردو در همان باند فرکانسی شروع به فعالیت کنند.
اما ممکن است شما فرستنده تصویر و گیرنده تصویر خود را با دو باند فرکانسی متفاوت با اختلاف از یکدیگر استفاده کرده و هنوز رنج و کیفیت دریافت سیگنال خوبی را داشته باشید که این به دلیل پهنای باند فرکانسی مورد استفاده در هر دو فرستنده تصویر و گیرنده تصویر است چرا که با توجه به اختلاف فرکانس مورد استفاده اما هنوز این دو فرکانس همپوشانی کافی را جهت ارسال و دریافت سیگنال دارند اما در صورتی که این اختلاف باند به حدی زیاد شود که همپوشانی دو باند فرکانسی از بین برود قدرت سیگنال دریافتی شما به حد زیادی افت پیدا کرده و یا در کل قطع خواهد شد.
اما توجه داشته باشید که ارسال و دریافت سیگنال در دو باند فرکانسی متفاوت موجب آسیب رسیدن ، داغ شدن بیش از اندازه و در نهایت خراب شدن فرستنده تصویر و گیرنده تصویر شما خواهد شد .
پس بهتر است تا قبل از انتخاب و استفاده فرستنده تصویر و گیرنده تصویر خود از باند فرکانسی که هرکدام از آنها در آن فعالیت می کنند مطلع شوید و آن ها را با یکدیگر هماهنگ کنید.
بیشتر آنتن های FPV موجود در بازار بر روی باند فرکانسی 5.8GHz فعال هستند اما هنوز هم تاکید میکنم که برای محافظت از فرستنده تصویر و گیرنده تصویر خود قبل از روشن کردن و به کار انداختن آن از باند فرکانسی مورد استفاده آن اطمینان حاصل کنید.
اطلاعات بیشتر در مورد باند فرکانسی مورد استفاده در پرواز FPV را در این قسمت مشاهده کنید
VSWR
VSWR مخفف Voltage Standing Wave Ratio می باشد به معنی اندازه گیری میزان کارایی آنتن است.بهترین مقدار برای این قسمت نزدیکی به عدد یک است.اگر برای آنتنی این مقدار برابر یک باشد به این معنی است که آنتن صدرصد انرژی را که شما به آن می دهید را به عنوان سیگنال ارسال می کند.
برای آنتن های موجود در بازار اگر مقدار VSWR بین یک تا دو باشد عملکردی قابل قبول خواهد داشت ولی اگر این عدد به بالاتر از دو برسد نشانگر عمکلرد ضعیف آنتن می باشد.
انواع مدل های آنتن FPV
در قسمت های قبل به برسی توضیح کلی و پارامتر های مهم در انتخاب آنتن FPV مناسب پرداختیم.در این قسمت قصد داریم تا قسمتی از بهترین و پرکاربرد ترین مدل های آنتن FPV مورد استفاده در پرواز FPV را به شما معرفی کنیم.
در زیر جدولی را رسم کرده ایم تا انواع مدل های آنتن FPV را در دسته بندی های مختلف قرار دهیم.
| Omni-directional | Directional | |
| Linear Poloralized | Monopole, Dipole | Patch |
| Circular Polarized | Cloverleaf, Skew-Planar Wheel, Pagoda | Helical, Patch, Crosshair |
آنتن های Monopole
این آنتن ها جزو ساده ترین و ارزان ترین آنتن های موجد در بازار به حساب می آیند چراکه صرفا از یک قعطعه سیم بدون شیلد و محافظ ساخته شده اند و به همین دلیل ارزانی و راحتی در تعمیر برای رسیور های نصب شده بر روی کوادکوپتر بسیار مورد ساتفاده قرار میگیرند.
طول سیم قرار گرفته در این نوع آنتن پارامتری بسیار مهم به شمار می رود چراکه طول سیم در این آنتن رزوناس فرکانسی این آنتن را مشخص می کند.به زبان ساده تر با کنترل طول سیم در این آنتن می توانید باند فرکانسی که این آنتن می تواند دریافت کند را مشخص کنید.
آنتن های Diploe
اکثر فرستنده تصویر و گیرنده تصویر هایی که شما خریداری می کنید همراه با این نوع آنتن به شما عرضه می شوند چرا که مانند آنتن های Monopole ارزان و سبک هستند و به دلیل محافظی که دور آن ها تعبیه شده در سقوط ها و کرش ها آسیب کمتری میبینند.
ساختار این نوع آنتن ها نیز مانند آنتن های Monopole است اما با یک تفاوت کوچک.آنتن های Diploe قسمت بالایی خود دارای قطعه کوچکی به نام Ground sleeve هستند که وظیفه افزایش عمکلرد کارکرد آنتن را بر عهده دارند.
آنتن های Cloverleaf و Skew-Planar Wheel
آنتن های شبدری یا به اصطلاح Cloverleaf و Skew-Planar Wheel جزو محبوب ترین و پر کاربرد ترین آنتن های مورد استفاده در پرواز FPV و صنعت کوادکوپتر ها محسوب می شوند.آنتن های شبدری دارای 3 شاخه جداگانه بوده و آنتن های Skew-Planar Wheel دارای 4 شاخه شبیه به آنتن های شبدری هستند.
این آنتن ها جزو آنتن های همه جانبه محسوب می شوند اما نسبت به سایر رقبای خود در این سته بندی اختلالات کمتری داشته و قدرت سیگنال بالاتری دارند و شما می توانید با استفاده از این نوع آنتن ها نیز پشت ساختمان ها ، درخت ها و سایر موانع بزرگ نیز به راحتی پرواز کنید.
شما می توانید این آنتن ها را در ظاهر های مختلفی پیدا کنید که برای محافظت بیشتر درون جعبه ای محافظ قرار گرفته اند.همچنین ممکن است این آنتن ها را به دلیل شباهت به قارچ به نام آنتن های قراچی نیز بشناسید.
آنتن های Pagoda
این نوع آنتن های که از سال 2016 بسیار محبوب شده اند نوع جدید از آنتن های همه جانبه با ارسال سیگنال دایره ای هستنتد.این نوع آنتن ها به دلیل ظاهر جدید و جالب خود و استفاده از متریال مودر استفاده در برد های PCB در این آنتن ها بسیار زود مورد تقاضای پایلوت های FPV قرار گرفته اند.
آنتن های Helical
آنتن های مارپیچ و یا به اصطلاح Helical Antenna ، از نوع آنتن های جهت دار و ارسال سیگنال دایره ای هستنتد که شکل چرخشی این نوع آنتن ها باعث افزایش توان ارسال سیگنال در آن ها می شود.
آنتن های Patch
آنتن های Patch جزو آنتن های جهت دار محسوب می شوند که هم به صورت ارسال سیگنال خطی وهم به صورت ارسال سیگنال دایره ای تولید شده اند.
در انتخاب آنتن FPV چه مواردی را در نظر بگیریم؟
برای کاربران تازه کار پرواز FPV بهتر است تا پرواز خود را با استفاده از آنتن های همه جانبه و با ارسال سیگنال دایره شروع کنند چرا که راحت تر و کم درد سر تر سات.
اما مواردی که در خرید و انتخاب آنتن FPV خود باید در نظر بگیرید مواردی از جمله جنس مواد استفاده شده در آنتن و قیمت تمام شده آنتن است . آنتن های با میفیت تر عموا گران تر هستند اما همیشه هواستان باشد تا برای دریافت 5 و یا 10 در صد رنج عملیاتی و قدرت ارسال بیشتر هزینه چند برابری را برای یک آنتن متحمل نشوید.
یکی دیگر از این موارد Axial ratio در آنتن ها است که همانطور که گفتیم باید عددی نزدیک به یک و یا بین یک و دو باشد. این مقدار معمولا توسط کارخانه سازنده بر روی محصول درج نمی شود و شما بایداین مقدار را با دیدن ویدئو های بررسی محصول در اینترنت پیدا کنید.
برای استفاده از آنتن های جهت دار نیز هیچ گاه به صورت تنها فکر نکنید و حتما این نوع آنتن ها را همرا با آنتن های همه جانبه و با استفاده از گیرنده های diversity و چند گانه مورد استفاده قرار دهید.
برای فرستنده تصویر و گیرنده تصویر از چه نوع آنتنی استفاده کنیم؟
بهتر است برای فرستنده تصویر که بر روی کواد کوپتر وجود دارد از آنتن های همه جانبه استفاده کنیم چرا که کوادکوپتر هنگام پرواز ممکن است در هر جهت یا وضعیتی باشد. و برای گیرنده تصویر موجود بر روی عینک کاربر از آنتن های جهت دار استفاده کنیم تا رنج عملیاتی بیشتری را داشته باشیم.
انواع سوکت اتصال در آنتن های FPV
آنتن های FPV معمولا از دو نوع سوکت اتصال SMA و RP-SMA استفاده میکنند.این دو نوع سوکت در ظاهر متفاوت هستند و با یکدیگر همخوانی ندارند پس در انتخاب اولیه آن ها دقت کنید تا بعدا برای آتصال آن ها به وسایل و قطعات خود دچار مشکل نشوید.
سوکت های اتصال U.F.L
سوکت های U.F.L برای کوادکوپتر های مسابقات سرعت بسیار محبوب هستند به این دلیل که این نوع اتصال دهنده ها بسیار سبک و و کوچک و ارزان هستند. اما یکی از معایب استفاده از این اتصال دهنده ها شکننده بودن این آن ها است.
سوکت های اتصال MMCX
این نوع سوکت ها به تازگی وارد بازار شده اند ویژگی هایی مابین سوکت های SMA و U.F.l دارند به این صورت که از سوکت های SMA سبک تر و کوچت تر هستند و از سوکت های U.F.l مقاوم تر هستند.
آدابتور ها و کابل های گسترش دهنده آنتن های FPV
این آداپتورها برای تبدیل اتصال دهنده ها به یکدیگر استفاده می شوند. اما استفاده از این نوع گسرش دهنده ها و تبدیل های اتصال دهنده ها باعث تضعیف قدرت سیگنال می شوند. پیشنهاد می شود از این نوع تبدیل ها و سیم های گسترش دهنده صرفا برای قسمت هایی که مجبورید آنتن خود را از محل های ایجاد نویز و ملخ ها دور کنید.
