در این مقاله به شما آموزش می دهیم که چگونه محدوده برد تجهیزات FPV مولتی روتور را با استفاده از dB تخمین زده یا محاسبه کنید. یادگیری در مورد این موضوعات به درک قابلیت و عملکرد اجزاء FPV کمک بزرگی می کند.
نحوه محاسبه محدوده برد تجهیزات FPV مولتی روتور را با استفاده از dB
dB چیست ؟
در FPV ، از dB ( دسیبل
) به عنوان یک مقیاس لگاریتمی برای اندازه گیری قدرت سیگنال استفاده می شود. توجه
داشته باشید که میزان قدرت سیگنال به معنی برد آن نیست.
قدرت آنتن و توان فرستنده ، هر دو با این واحد اندازه گیری می شوند.
دسیبل و محدوده برد تجهیزات FPV مولتی روتور
میزان دسیبل با عبور از هوا کاهش می یابد . پس در هنگام پرواز شما هر چه دورتر شوید سیگنالی با دسیبل کمتر دریافت می کنید.
با دانستن مجموع دسیبل سیستم FPV و نسبت از دست دادن دسیبل به فاصله می توانیم محدوده برد تجهیزات FPV مولتی روتور را محاسبه کنیم.
مجموع دسیبل ها در سیستم FPV می تواند تعیین شود با :
- قدرت آنتن
- توان فرستنده ویدئویی
- حساسیت گیرنده
زمانی که پهپاد به دورترین حد ممکن برسد و ارتباط قطع شود یعنی دسیبل 0 یا در کمترین حد ممکن است. دسیبل بیشتر به معنی محدوده برد بیشتر است. هر 6 دسیبل محدوده برد را دو برابر افزایش می دهد.
تا اینجا فهمیدیم که می توان با دسیبل محدوده
برد تجهیزات را تا حدودی تخمین زد . اما آیا می دانیم این مقدار چند متر است ؟
تعیین محدوده دقیق برد توسط عواملی مانند تداخل ، نویز ، رطوبت هوا و … تحت
تاثیر قرار داد.
در هر حال این یک ابزار مفید برای تشخیص این است که ببینیم محدوده برد ما با تغییر اجزاء مختلف مانند آنتن هایی با قدرت مختلف ، فرستنده ویدئوهایی با توان های مختلف ، گیرنده هایی با حساسیت مختلف و غیره چقدر بهبود می یابد.
قدرت آنتن
شما احتمالا می دانید که آنتن های FPV دارای قدرت های مختلفی هستند که با dBi ( ایزوتروپیک ) اندازه گیری می شوند. شما می توانید میزانGain یا قدرت آنتن را بر روی بسته بندی یا پکیج آن مشاهده کنید.
برای آشنایی و دریافت اطلاعات بیشتر در مورد آنتن ها به این مقاله مراجعه کنید.
توان فرستنده ویدئویی
میزات توان فرستنده ویدئویی معمولا با میلی وات ( mW ) نمایش داده می شود. شما می توانید با استفاده از معادله های زیر بین واحد های mW و dBm تبدیل واحد کنید :
dBm = 10 * log10 ( mW )
mW = 10 ^ ( dBm/10 )
در جدول زیر نیز برای عدم محاسباتتان این مقادیر را یادداشت کرده ایم.
| mW | dBm |
| 1 | 0 |
| 10 | 10 |
| 25 | 13.98 |
| 50 | 16.99 |
| 100 | 20 |
| 200 | 23.01 |
| 300 | 24.77 |
| 400 | 26.02 |
| 500 | 26.99 |
| 600 | 27.78 |
| 800 | 29.03 |
| 1000 (1W) | 30 |
| 1500 (1.5W) | 31.76 |
| 2000 (2W) | 33.01 |
اگر به جدول بالا توجه کنید می بینید که هنگامی که dBm 3 عدد افزایش می یابد ، mW دو برابر می شود. اگر یادتان باشد گفتیم برای افزایش دو برابری محدوده برد باید dBm 6 عدد اضافه شود . این یعنی توان فرستنده ویدئویی نیز باید 4 برابر شود.
حساسیت گیرنده
میزان حساسیت گیرنده حداقل قدرت فرکانس رادیویی در گیرنده را تشخیص می دهد. هر چه حساسیت بیشتر باشد عدد آن منفی تر است . زیرا حساسیت گیرنده یک پارامتر منفی است.
چگونه می توانیم محدوده برد تجهیزات FPV مولتی روتور را با استفاده از dB محاسبه کنیم ؟
حداکثر برد زمانی مشخص می شود که میزان دسیبل ( dB ) به صفر برسد. اما ویدئو های دریافتی تا یک حد مشخص به شما تصویر درست می دهد و در صورت خارج شدن از آن محدوده تصویر شما خراب شده و نمی توانید با آن پرواز کنید. برای اطمینان از اتصال، ما دوست داریم حداقل سطح حاشیه لینک ( link margin ) را فرض کنیم. به عنوان مثال، 10 دسیبل یا 12 دسیبل. اگر بیشتر محافظ کار هستید می توانید آن را بیشتر فرض کنید.
(Distance = 10^((FSPL-LM-32.44)-20*log10(f))/20
- FSPL یا Free Space Path Loss = قدرت آنتن فرستنده + قدرت آنتن گیرنده + توان فرستنده تصویر – حساسیت گیرنده
- LM = Link Margin
- f = فرکانس ( مگاهرتز )
مثال برای تاثیر dB روی محدوده برد
ما یک ست آپ را فرض می کنیم :
- یک فرستنده ویدئویی 25 میلی وات ( 14 دسیبل )
- یک آنتن فرستنده ویدئویی ( 2.5 dBi )
- گیرنده ویدئویی ( 93- dBm )
- آنتن گیرنده ویدئویی ( 2.5 dBi )
- فرض کنید حاشیه لینک ( Link Margin ) برابر با 10 باشد.
در صورت وارد کردن این اعداد در ماشین حساب عدد
0.52 کیلومتر را به دست می آورید.
حال اگر بخواهیم این محدوده برد دو برابر شود باید چه کنیم ؟ باید قدرت سیگنال را
6 دسیبل افزایش دهیم.
- از یک فرستنده ویدئویی 100 mW ( 20 دسیبل ، گفتیم که در صورت افزایش 6 دسیبل توان فرستنده 4 برابر خواهد شد ) استفاده کنید.
- یا از یک آنتن در گیرنده با قدرت ( dBi ) بالاتر استفاده کنید . این مقدار باید 8.5dBi یا بیشتر باشد.
اگر شما یکی از کار های بالا را انجام دهید محدوده برد شما دو برابر شده و به 1 کیلومتر یا بیشتر نیز می رسد. ولی اگر هر دو کار بالا را انجام دهید محدوده برد شما 4 برابر شده و به 2 کیلومتر می رسد.
البته راهی دیگر برای افزایش محدوده برد وجود دارد ولی بحث در این مقاله مربوط به دسیبل و قدرت آنتن ها است. شما می توانید با استفاده از فرکانس پایین تر مانند 1.3 گیگاهرتز یا 900 مگاهرتز برد خود را به بیش از 5 کیلومتر برسانید.
دلایل دیگر قطع سیگنال
موارد زیر باعث کاهش رنج عملیاتی سیگنال ارسالی و یا در نهایت باعث قطع کلی سیگنال خواهد شد.
- اختلالات و یا نویز های محیطی که از طریق مواردی چون دکل ها مخابراطی و یا پرواز سایر کواد کوپتر ها و مولتی روتور ها ایحاد می شود.
- افت ولتاژ و کاهش قدرت سیسم های ارسال تصویر که با داغ شدن بیش از حد آن ها اتفاق می افتد.
- شیوه نصب و زاویه قرار گیری آنتن ها که در زاویه 45 درجه قدرتی معادل -30dB و در زاویه 90 درجه قدرتی معادل -20dB خواهند داشت.
- شیوه ارسال سیگنال که در روش ارسال خطی قدرتی معادل -30dB و در روش ارسال دایره ای قدرتی معادل -20dB خواهد داشت.
- اشکال و اختلال در سوکت های اتصال و کابل های اتصال.
- ارسال سیگنال آنتن ها که آنتن های جهت دار سیگنال ضعیفی را در اطراف فرستنده داشته و آنتن های همه جانبه برد کوتاهی را دارند.
نتیجه گیری
در این مقاله فهمیدیم برای افزایش برد عملیاتی آنتن راه های زیادی به جز افزایش قدرت فرستنده تصویر وجود دارد که شامل مواردی چون استفاده از آنتن های مناسب ، استفاده درست از انواع روش های ارسال سیگنال و نوع آنتن های انتخابی می باشد.امید واریم این مقاله به شما در مورد درک بهتر عوامل موثر بر رنج عملیاتی کمک شایانی کرده باشد.
