Bir pilotsuz uçuş aparatı (PUA) ilə əlaqə məsafəsini necə artırmaq olar

Uçan aparatların (UAV) iletişim mesafesini artırma görevi hala geçerliliğini koruyor. Bu makalede bu parametreyi iyileştirme yöntemleri ele alınmaktadır. Makale, UAV'lerin geliştiricileri ve operatörleri için yazılmıştır ve UAV'ler ile iletişimle ilgili makaleler serisinin devamıdır (serinin başlangıcını burada bulabilirsiniz) [1].

İletişim mesafesini etkileyenler

İletişim mesafesi, kullanılan modem, antenler, anten kabloları, radyo dalgalarının yayılma koşulları, dış parazitler ve bazı diğer nedenlerden etkilenmektedir. Her bir parametrenin iletişim mesafesine olan etkisini belirlemek için mesafe denklemini inceleyelim [2]
(1)

burada
— aranan iletişim mesafesi [metre];
— vakumdaki ışık hızı [m/s];
— frekans [Hz];
— modem vericisinden gelen güç [dBm];
— verici anteninin kazancı [dBi];
— modem ile verici anteni arasındaki kablodaki kayıplar [dB];
— alıcı anteninin kazancı [dBi];
— modem ile alıcı anteni arasındaki kablodaki kayıplar [dB];
— modem alıcısının hassasiyeti [dBm];
— yer yüzeyi, bitki örtüsü, atmosfer ve diğer faktörlerin etkisi nedeniyle ek kayıpları dikkate alan zayıflama çarpanı [dB].

Denklemden de görüldüğü gibi, mesafe şunlarla belirlenir:

• kullanılan modem;
• radyo kanalının frekansı;
• kullanılan antenler;
• kablodaki kayıplar;
• radyo dalgalarının yayılmasında yer yüzeyinin, bitki örtüsünün, atmosferin, binaların vb. etkisi.

Sonra mesafeyi etkileyen parametreler ayrı ayrı ele alınacaktır.

Kullanılan modem

İletişim mesafesi, modemlerin sadece iki parametresine bağlıdır: verici gücü ve alıcı hassasiyeti , daha doğrusu bunların farkına — modemlerin enerji bütçesine
(2)

İletişim mesafesini artırmak için, daha büyük bir değer ile bir modem seçmelisiniz . Artırmak sırasıyla şunlarla mümkün: veya azaltarak . Hassasiyeti yüksek ( ne kadar düşük olursa olsun) modemlerin bulunmasına öncelik verilmelidir, bu yüzden verici gücünü artırmak yerine . Bu konu, ilk makalede ayrıntılı olarak ele alınmıştır. [1].

Malzemelere ek olarak, [1] ayrıca bazı üreticilerin, örneğin Microhard, dikkate alınması gereken noktalar vardır. [3], bəzi cihazların spesifikasiyalarında ortalama deyil, transmitterin pik gücünü göstərir, bu isə orta dəyərdən bir neçə dəfə çoxdur və məsafənin hesablanması üçün istifadə oluna bilmir, çünki bu, hesablanan məsafənin həqiqi dəyərdən çox aşmasına səbəb olacaq. Belə cihazlara, məsələn, məşhur pDDL2450 [4,5]. Bu fakt, FCC sertifikatı üçün bu cihazın test nəticələrindən birbaşa irəliləyir [6] (baxın, s. 58). FCC sertifikatı olan simsiz cihazların test nəticələrini FCC ID saytı vasitəsilə görmək olar [7], müvafiq FCC ID-ni axtarış sahəsinə daxil edərək, bu, cihazın növünü göstərən etiketdə olmalıdır. pDDL2450 modulunun FCC identifikatoru budur: NS916pDDL2450.

Radio kanalının tezliyi

Məsafə tənliyindən (1) aşkar olunur ki, iş tezliyi nə qədər kiçik olsa , əlaqə məsafəsi bir o qədər çoxdur . Amma, nəticələrə tələsik çatmayaq. Məsələ ondadır ki, tənliyə daxil olan digər parametrlər də tezlikdən asılıdır. Məsələn, antenaların gücləndirmə əmsalları və tezlikdən asılı olacaq, bu da antenaların maksimal ölçüləri sabit olduğu hallarda baş verir, bu da praktiki olaraq baş verir. Antena gücləndirmə əmsalı , ölçüsüz vahidlərdə (nümunələrdə) fiziki antena sahəsi ilə ifadə edilə bilər bu şəkildə [8]
(3)

burada - antenanın effektiv açılış effikası, yəni effektiv antena sahəsinin fiziki sahəyə (antenanın quruluşundan asılıdır) nisbəti [8].

Dən (3) görmək asandır ki, anakluz sahəsi sabit olduqda, gücləndirmə əmsalı tezliyin kvadratına mütənasib olaraq artır. Gəlin daxil edək (3) daxilindədir. (1), əvvəlcə yenidən yazaraq (1) gücləndirmə əmsalları üçün ölçüsüz vahidlərdən, , kabeldəki itkilər , və zəifləmə amili ilə , eləcə də watt istifadə edərək və dəBm əvəzinə. Onda
(4)

burada əmsal antenanın sabit ölçüləri olduqda bir sabitdir. Beləliklə, bu vəziyyətdə əlaqə məsafəsi birbaşa tezlikdən asılıdır, yəni tezlik nə qədər çoxdursa, məsafə də bir o qədər çoxdur. Nəticə. Fiks edilmiş anten ölçüləri ilə radiomüxtəliflik tezliyi artırıldıqda, antenlərin istiqamətli xüsusiyyətlərinin yaxşılaşması sayəsində əlaqənin məsafəsi artır. Ancaq nəzərə almaq lazımdır ki, tezliyin artması ilə atmosferdəki dalğaların azaldılması da artır, bu da qazlar, yağış, nail, qar, duman və buludlar tərəfindən yaradılır. [2]. Eyni zamanda, xəttin uzunluğu artdıqca atmosferdəki azalmanın da artdığını qeyd etmək lazımdır. Bu səbəbdən hər bir xətt uzunluğu və həmin xəttin orta hava şəraiti üçün müəyyən bir maksimum daşıyıcı tezlik dəyəri mövcuddur ki, bu da atmosferdəki siqnal azalması ilə bağlı icazə verilən səviyyə ilə məhdudlaşır. Radiokanalların tezliyinin əlaqənin məsafəsinə təsiri haqqında son qərarı, yerin səthi və atmosferin radiodalğaların yayılmasına təsirini müzakirə edəcəyimiz bölməyə buraxırıq.

Antenler

Əlaqənin məsafəsi, antenanın güc koeffisiyenti kimi bir parametr tərəfindən müəyyən edilir (ingilisdə gain olaraq adlandırılır), dBi ilə ölçülür. Güc koeffisiyenti vacib bir kompozit parametrdır, çünki o, (1) antenanın enerji vericisini qəbul edici istiqamətə doğru fokuslamaq bacarığını izotropik radiasiyaya (izotropik, buradan dBi-dəki i indeksi) nisbətdə; (2) antenanın özündəki itkiləri nəzərə alır [8,9]. Əlaqənin məsafəsini artırmaq üçün, kütləvi və ölçü xüsusiyyətlərinə və yönləndirmə sisteminin imkanlarına uyğun olan, mümkün olan maksimum güc koeffisiyentinə sahib antenaları seçmək lazımdır. Antenanı enerji fokuslamaq bacarığı pulsuz deyil, yalnız antenanın ölçüsünün (aperturunun) artırılması ilə mümkündür. Məsələn, qəbul edən antena nə qədər böyükdürsə, o qədər geniş sahədən enerji toplaya bilər və daxil olunan siqnal daha güclü olur, yəni əlaqənin məsafəsi artır. Beləliklə, əvvəlcə antenaların maksimum ölçüləri ilə tanış olmaq, problemin həlledici tapsiriqlarına uyğun olan bu parametri nəzərə alaraq axtarış sahəsini məhdudlaşdırmaq və sonra maksimum güc koeffisiyenti üzrə konkret antena modelini axtarmaq lazımdır. Antenanın praktikada ikinci vacib parametri isə istiqamət diagramının (İD) genişliyidir (beamwidth) [8,10], bucaq dərəcələri ilə ölçülür. Əksər hallarda, AN tənzimləyici genişliyi, antennanın mərkəzindən iki məkan istiqaməti arasında, bu antena üçün maksimumdan 3 dB azaldığı güclə təyin olunan bucaqdır. Azimut və yüksəklikdə AN tənzimləyici genişliyi əhəmiyyətli dərəcədə fərqlənə bilər. Bu parametr antennanın ölçüləri ilə sıx bağlıdır: daha böyük ölçülər - daha az AN tənzimləyici genişliyi. Bu parametr birbaşa məsafə tənzimləmə tənliyin içində yer almır, lakin o, yerüstü stansiya (YS) antennasının UAV-yə yönləndirilmə tələblərini müəyyən edir, çünki YS-lərdə, adətən, yüksək istiqamətli antennalar istifadə olunur, ən azından UAV ilə rabitə məsafəsinin artırılması prioritet olduqda. Həqiqətən, izləmə sisteminin YS, UAV-yə yönləndirilərkən AN tənzimləyici genişliyinin yarısını və ya azını təmin etdiyində, qəbul edilmiş/işlədilmiş siqnalın səviyyəsi maksimumdan 3 dB-dən aşağı düşməyəcək. Seçilmiş antennanın AN tənzimləyici genişliyinin yarısı heç bir halda YS-nin azimut və yüksəklikdə AN tənzimləmə sisteminin bucaq səhvindən kiçik olmamalıdır.

Kablolar

Rabite məsafəsini maksimuma çatdırmaq üçün mümkün qədər az olur kabelin uzanma itkisi (cable attenuation və ya cable loss) istifadə olunmalıdır. işlək ND-ə - UAV arasında olan radio xəttinin tezliyində. Kablodakı uzanma itkisi, 1 metr uzunluğundakı kabel seqmentinin çıxışındakı siqnalın, kabel seqmentinin girişindəki siqnalın dB ilə ifadə olunan nisbəti kimi müəyyən edilir. Kablolardakı itkilər , məsafə tənzimləməyə daxil olan (1), kabellərin uzanması ilə uzanma itkisinin hasilatıdır. Beləliklə, mümkün maksimum rabitə məsafəsini əldə etmək üçün minimum uzanma itkisi olan kablolardan istifadə etmək və bu kabloların uzunluğunu minimuma endirmək lazımdır. YS-də modem blokları antenların yanında birbaşa dayaqda yerləşdirilməlidir. UAV-nin korpusunda modem, antenalara mümkün qədər yaxın yerləşməlidir. Seçilmiş kabelin impedansını ayrıca nəzarət etmək lazımdır. Bu parametr Ohm ilə ölçülür və adətən 50 və ya 75 Ohm-dur. Kablonun impedansı, modem antenna konektoru və antennanın özündəki konektor bərabər olmalıdır.

Yer səthinin təsiri

Bu bölmədə biz radio dalğalarının düzənlikdə və ya dəniz səthində yayılmasını nəzərdən keçirəcəyik. Belə bir vəziyyət UAV-nın istifadəsi praktikasında tez-tez rast gəlinir. UAV ilə boru kəmərlərinin, elektrik xətələrinin, kənd təsərrüfatı əkinlərinin monitorinqi, bir çox hərbi və xüsusi əməliyyatlar – bütün bunlar bu model vasitəsi ilə yaxşı təsvir olunur. İnsan təcrübəsi bizə göstərir ki, obyektlər arasında əlaqə yalnız bir-birini birbaşa optik görünmə sahəsində olduqda mümkündür, əks təqdirdə əlaqə mümkün deyil. Ancaq radio dalğaları optik spektrə aid olmadığından, işlər bir az fərqli olur. Bu kontekstdə UAV-nın inkişaf etdiricisi və işlədicisi üçün aşağıdakı iki faktı yadda saxlamaq faydalıdır.

1. Radio spektrində əlaqə, UAV ilə NŞ arasında birbaşa görünmə olmadıqda da mümkündür.
2. Alt səth obyektlərinin UAV ilə əlaqəyə təsiri, NŞ-UAV optik xəttində heç bir obyekt olmasa belə hiss ediləcək.

Dünya səthinin yaxınlığında radio dalğalarının yayılmasının spesifikasını anlamaq üçün radio dalğalarının mühüm yayılma sahəsi anlayışı ilə tanış olmaq faydalıdır. [2]Hər hansı bir obyekt olmadan mühüm yayılma sahəsində məsafəni hesablamaq üçün sərbəst məkan üçün formulalar istifadə oluna bilər, yəni. daxilindədir. (1) bunu 0 olaraq qəbul etmək mümkündür. Ancaq mühüm yayılma bölgəsində obyektlər varsa, bu cür davranmaq olmaz. Şəkil 1-də A nöqtəsində eyni intensivliklə hər tərəfə elektromaqnit enerjisini yayımlayan, yer səthindən. hündürlükdə yerləşən nöqtə mənbəyi təsvir olunur. B nöqtəsində, hündürlükdə

bir sahə qəbul edicisi var ki, bu da sahənin intensivliyini ölçmək üçündür. Bu modeldə radio dalğalarının mühüm yayılma sahəsi A və B nöqtələrindəki fokusları olan bir ellipsoid kimi təmsil olunur.

Şəkil 1. Radio dalğalarının mühüm yayılma sahəsi [2]
(5)

Dən (5) Ellipsoidun özünün "ən qalın" hissəsindəki radius aşağıdakı ifadə ilə müəyyən olunur. görünən odur ki, tezlikdən asılıdır tərsinə proporsionaldır, nə qədər ki, , ellipsoid "daha qalın" olur ( şəkil 1-də). Bundan əlavə, obyektlər arasındakı məsafənin artması ilə ellipsoidun "qalınlığı" artır. Radio dalğalarının xeyli böyük bir ölçüsü ola bilər, məsələn, 10 km, 2.45 GHz üçün 50÷60 m əldə edəcəyik.

İndi şəkil 1-də boz üçbucaqla göstərilən şəffaf olmayan obyekti nəzərdən keçirək. Bu, dalğaların yayılmasına təsir edəcək , çünki əhəmiyyətli yayılma zonasındadır və dalğaların yayılmasına təsiri az olacaq . Optik diapazonda (işıqda) dalğalar üçün bu göstərici kiçikdir, buna görə də Yer səthinin işığın yayılmasına təsiri praktikada hiss edilmir. Yer səthinin bir kürə olduğunu nəzərə alsaq, məsafə artdıqca , yerin üstü getdikcə əhəmiyyətli yayılma zonasına daxil olacaq, beləliklə A nöqtəsindən B nöqtəsinə enerji daxil olmadan əlaqə kəsiləcək. Eyni şəkildə, marşrutdakı digər obyektlər, məs. relyefin enişləri, binalar, meşələr və s. də əlaqəyə təsir göstərəcək.

İndi şəkil 2-ni nəzərdən keçirək, burada şəffaf olmayan obyekt dalğanın əhəmiyyətli yayılma zonasını tamamilə örtür , bu da bu tezlikdə əlaqəni mümkün etməzir. Eyni zamanda, tezlikdə əlaqə hələ də mümkündür, çünki enerjinin bir hissəsi şəffaf olmayan obyektin üzərindən "atlayır". Tezlik azaldıqca, dalğa optik ühorizontdan daha uzağa yayıla bilər, UAV ilə davamlı əlaqəni qoruyaraq.

Şəkil 2. Radyo dalğalarının əhəmiyyətli yayılma sahəsinin örtülməsi

Yer səthinin əlaqəyə təsir dərəcəsi, həmçinin antenaların hündürlüyündən asılıdır və . Antenaların hündürlüyü artırıldıqca, A və B nöqtələrini daha böyük məsafəyə çəkmək mümkündür ki, obyektlərin və ya yerin üstünün əhəmiyyətli yayılma zonasına daxil olmasına icazə verilməsin.

Obyektin və ya yerin üstünün əhəmiyyətli yayılma zonasına daxil olması ilə B nöqtəsində sahənin intensivliyi osilasiya edəcək [2], yəni, bu, sahənin orta intensivliyindən daha çox və ya az olacaq. Bu, obyekt tərəfindən enerjinin əks olunması sayəsində baş verir. Əks olunan enerji B nöqtəsində əsas enerji ilə mərhələdə toplanarsa — onda sahənin intensivliyində artım yaranır, ya da əks mərhələdə — onda sahənin intensivliyində azalma yaranır (və olduqca dərin). Bu effekti BLA ilə əlaqənin spesifikliyini anlamaq üçün unutmaq vacibdir. BLA ilə əlaqənin müəyyən məsafədə itməsi, osiliasiyalar səbəbindən sahənin intensivliyinin lokal azalması ilə əlaqəli ola bilər, yəni daha bir məsafəni keçsəniz, əlaqə bərpa oluna bilər. Tam itmə yalnız obyektlər və ya altındakı səthlə əhəmiyyətli zonanın tam bağlanmasından sonra baş verəcək. Daha sonra sahənin intensivliyinin osiliasiyalarının nəticələri ilə mübarizə metodları təqdim olunacaq.

Yüngül itki çarpanı üçün formulalar düzgün Yer səthinin üstündə radiodalğanın yayılması zamanı olduqca mürəkkəbdir, xüsusilə məsafələr üçün , optik ü-horizondan artıq [2]. Buna görə, problemin daha sonraki müzakirəsində müəllifin kompüter proqramları paketi vasitəsilə riyazi modeldən istifadə edəcəyik. BLA-dan NS-yə 3D Link modem vasitəsilə video ötürülməsi üçün tipik bir problemi nəzərdən keçirək. [11] Geoscan şirkətindən. Əsas verilənlər aşağıdakılardır.

1. NS antenasının hündürlüyü: 5 m.
2. BLA-nın uçuş hündürlüyü: 1000 m.
3. Radiolinya tezliyi: 2.45 GHz.
4. NS antenasının qazanc koefficienti: 17 dB.
5. BLA antenasının qazanc koefficienti: 3 dB.
6. Çıxıcı gücü: +25 dBm (300 mW).
7. Video kanaldakı sürət: 4 Mbit/s.
8. Video kanaldakı qəbul edici üçün hissiyyat: −100.4 dBm (siqnalın 12 MHz tezlik diapazonu üçün).
9. Alt səth: quru torpaq.
10. Polarizasiya: şaquli.

Bu əsas verilənlər üçün birbaşa optik görünürlük məsafəsi 128.8 km olacaq. Modem qəbul edicisinin girişində siqnal gücü dBm ilə təqdim olunur.

Şəkil 3. 3D Link modeminin qəbul edicisinə siqnal gücü [11]

Şəkil 3-dəki mavi əyri, НС qəbul edicisinə daxil olan siqnalın gücünü göstərir, qırmızı düz xətt isə bu qəbul edicinin həssaslığını əks etdirir. X oxunda məsafə km ilə, Y oxunda isə güc dBm ilə ölçülüb. Mavi əyrinin qırmızı düz xəttin üstündə olduğu məsafə nöqtələrində BLA-dan video qəbul edilə bilər, əks halda əlaqə olmayacaq. Qrafikdən görünür ki, dalğalanmalara görə əlaqənin itməsi 35.5–35.9 km və 55.3–58.6 km məsafələrində baş verəcək. Eyni zamanda, əlaqənin tam kəsilməsi daha uzaqda — 110.8 km uçuşdan sonra baş verəcək.

Yuxarıda qeyd edildiyi kimi, sahənin gərginliyindəki düşmələr, НС antenasının yerləşdiyi yerdə düz və yer səthindən əks olunmuş siqnalın əks fazada toplanması nəticəsində yaranır. Düşmələr səbəbindən НС-də əlaqənin itməsindən qurtulmaq üçün 2 şərtin yerinə yetirilməsi lazımdır.

1. НС-də ən azı iki qəbul kanalı (RX diversity) olan modemdən istifadə etmək, məsələn, 3D Link. [11].
2. НС-də qəbul antenalarını fərqli həddə yerləşdirmək.

Qəbul antenalarının hündürlükləri, bir antenanın yerləşdiyi yerdə sahənin gərginliyindəki düşmələrin, digər antenanın yerləşdiyi yerdə qəbul edicinin həssaslığına uyğun səviyyələr ilə kompensasiya edilməsi üçün tənzimlənməlidir. Şəkil 4-də bir НС antenasının 5 m (mavi davamlı xətt) hündürlükdə olduğu, digərinin isə 4 m hündürlükdə olduğu belə bir yanaşmanın nəticəsi göstərilib.

Şəkil 4. 3D Link modemin iki qəbul edicisindəki siqnalın gücü, fərqli hündürlüklərdə yerləşən antenalardan.

Şəkil 4-dən bu metodun məhsuldarlığı açıq şəkildə görünür. Həqiqətən də, BLA-nın uçuş məsafəsinin bütün uzunluğu boyunca, 110.8 km-ə qədər, girişdəki bir НС qəbul edəninin siqnalı həssaslıq səviyyəsini aşır, yəni, videonun uçuş məsafəsi ərzində kəsilməyəcək.

Təklif olunan metod, lakin, yalnız НС-də antenaların fərqli hündürlüklərdə yerləşdirilməsi mümkün olduğu üçün BLA→НС radio xəttinin etibarlılığını artırmağa kömək edir. BLA-da 1 m hündürlükdə antenaları yerinə yetirmək mümkün deyil. НС→BLA radio xəttinin etibarlılığını artırmaq üçün aşağıdakı yanaşmalardan istifadə edilə bilər.

1. НС-nin transmitter siqnalını, BLA-dan daha güclü siqnal alan antenaya göndərmək.
2. Yer-zaman kodları istifadə etmək, məsələn, Alamouti kodu [12].
3. Antena DQ idarəetmə texnologiyasını (beamforming) istifadə edərək, hər bir antenaya göndərilən siqnal gücünü idarə etmək imkanı ilə

Birinci üsul BLA ilə əlaqə qurma məsələsində optimal olanına yaxındır. Bu, sadədir və transmitteri enerjisinin hamısı lazım olan istiqamətə – optimum yerləşdirilmiş antenaya yönləndirilir. Məsələn, 50 km məsafədə (şəkil 4-ü baxın) transmitternin siqnalı 5 metr hündürlükdə olan antenaya verilir, 60 km məsafədə isə 4 metr hündürlükdə olan antenaya. Məhz bu üsul 3D Link modeminə tətbiq edilir. [11]. İkinci üsul BLA→NS əlaqə kanalının vəziyyəti (antenaların çıxışlarında qəbul edilən siqnal səviyyələri) barədə əvvəlcədən məlumatları istifadə etmir, buna görə transmitterin enerjisini iki antena arasında bərabər bölür ki, bu da enerji itkisinə səbəb olur, çünki antenalardan biri sahədə dalğa intensivliyinin düşməsində ola bilər. Üçüncü üsul bağlantının keyfiyyəti baxımından birincisi ilə eynidir, lakin çox daha mürəkkəbdir.

Gəlin daha sonra radiodalğaların tezliyinin BLA ilə əlaqə məsafəsinə təsiri məsələsini müzakirə edək, yer örtüyünün təsirini nəzərə alaraq. Yuxarıda göstərilib ki, tezliyin artırılması mənfidir, çünki antenna ölçüləri sabit olduqda, bu əlaqə məsafəsinin artmasına gətirib çıxarır. Ancaq tezlikdən asılılıq məsələsi göz önündə saxlanılmadı. Eynilə, (3) bərabər sahəyə malik antenaların gücləndirmə koeffisiyentlərinin nisbəti və onların dizayn edildiyi tezlikdə və 2450 MHz;
(6)

an npm wrapper. 915 MHz alarıq 7.2 (8.5 dB). Praktikada bu cür baş verir. Məsələn, Wireless Instruments istehsalçısının aşağıdakı antenalarının parametrlərini müqayisə edək: WiBOX PA 0809-8V [13] (tezlik: 0.83–0.96 GHz; beamwidth: 70°/70°; qazanc: 8 dBi);

• WiBOX PA 24-15 [14] (tezlik: 2.3–2.5 GHz; beamwidth: 30°/30°; qazanc: 15 dBi).
• WiBOX PA 24-15 [14] (frequency: 2.3–2.5 GHz; beamwidth: 30°/30°; gain: 15 dBi).

Bu antenlərin müqayisəsi rahatdır, çünki onlar eyni 27x27 sm ölçülü qablaşdırmada hazırlanıb, yəni eyni sahəyə malikdir. Qeyd edək ki, antenlərin gücləndirmə koeffisiyenti 15−8=7 dB fərqlidir ki, bu da hesablama dəyəri olan 8.5 dB-ə yaxındır. Antenlərin xüsusiyyətlərindən də görünür ki, 2.3–2.5 GHz diapazonunda antenanın yönlü genişliyi (30°/30°) 0.83–0.96 GHz diapazonundakı antenanın yönlü genişliyindən (70°/70°) iki dəfədən çox daha dar, yəni eyni ölçülərdə olan antenlərin gücləndirilməsi həqiqətən yönlü xüsusiyyətlərin yaxşılaşdırılması hesabına artır. Üzərindəki əlaqədə 2 anten istifadə olunmaqla nisbəti 2∙8.5=17 dB təşkil edəcək. Beləliklə, eyni ölçülərdə olan antenlərdə 2450 MHz tezliyə malik radio xəttinin enerji büdcəsi 915 MHz tezliyə malik xətlə müqayisədə 17 dB daha çox olacaq. Hesablamada həmçinin BLAlar üçün tətbiq olunan, adətən, uclu antenalar olduğunu da nəzərə alacağıq ki, ölçüləri panel antenələri NС üçün olduğu qədər kritik deyil. Buna görə, BLAnın antenasının gücləndirmə koeffisiyentlərini bərabər qəbul edəcəyik. Yəni, xətlərin enerji büdcələrinin fərqi 8.5 dB olacaq, 17 dB deyil. Hesablamanın nəticələri, bu ilkin məlumatlar və NС antenasının asılma hündürlüyü 5 m üçün həyata keçirilib, Şəkil 5-də göstərilib. və Şəkil 5. 915 və 2450 MHz tezliklərində işləyən radio xətləri üçün qəbul edici girişində siqnalın gücü

Şəkil 5-də açıq şəkildə görünür ki, işləmə tezliyinin artırılması və eyni NС antenasının sahəsi ilə əlaqənin məsafəsi 915 MHz tezliyindəki radio xətindən 110.8 km-ə qədər 2450 MHz tezliyi olan xətt üçün 96.3 km-dən çox artır. Ancaq 915 MHz tezliyində olan xəttin osiliasiya tezliyi daha azdır. Daha az osiliasiya - daha az sahə gücü enişi, yəni BLAlarla bütün uçuş məsafəsində əlaqənin kəsilmə ehtimalı azdır. Bəlkə də, bu fakt komandavari-telemetrik əlaqə xəttləri üçün subgigahertz radio dalğalarının populyarlığını şərtləndirir. Eyni zamanda, sahə gərginliyinin osiliasiyalarından qorunmaq üçün təsvir olunan kompleks fəaliyyətlər həyata keçirildikdə, gigahertz radio xətləri antenaların yönlü xüsusiyyətlərinin yaxşılaşdırılması sayəsində daha böyük əlaqə məsafəsini təmin edir.

Şəkil 5-də açıq şəkildə görünür ki, işləmə tezliyinin artırılması və eyni NС antenasının sahəsi ilə əlaqənin məsafəsi 915 MHz tezliyindəki radio xətindən 110.8 km-ə qədər 2450 MHz tezliyi olan xətt üçün 96.3 km-dən çox artır. Ancaq 915 MHz tezliyində olan xəttin osiliasiya tezliyi daha azdır. Daha az osiliasiya - daha az sahə gücü enişi, yəni BLAlarla bütün uçuş məsafəsində əlaqənin kəsilmə ehtimalı azdır. Bəlkə də, bu fakt komandavari-telemetrik əlaqə xəttləri üçün subgigahertz radio dalğalarının populyarlığını şərtləndirir. Eyni zamanda, sahə gərginliyinin osiliasiyalarından qorunmaq üçün təsvir olunan kompleks fəaliyyətlər həyata keçirildikdə, gigahertz radio xətləri antenaların yönlü xüsusiyyətlərinin yaxşılaşdırılması sayəsində daha böyük əlaqə məsafəsini təmin edir.

Şəkil 5-dən görünüşə görə, kölgə zonasına (128.8 km qeydindən sonra) rabitə xəttinin iş tezliyinin azaldılması anlamlıdır. Həqiqətən, təxminən −120 dBm nöqtəsində tezliklər üzrə güc əyriləri kəsişir. və Yəni, −120 dBm həssaslığında qəbul edici tətbiq edildikdə, 915 MHz tezliyində radio xətti daha böyük rabitə məsafəsini təmin edəcək. Lakin bu halda, bağlantının tələb olunan keçid qabiliyyətini nəzərə almaq lazımdır, çünki belə yüksək həssaslıq üçün məlumat sürəti çox aşağı olacaq. Məsələn, 3D Link modemi [11] həssaslığı −122 dBm-ə qədər olsa da, informasiya ötürülməsi sürəti hər iki istiqamətdə 23 kbit/s təşkil edəcək ki, bu da KTRL rabitəsi üçün UAV ilə kifayət qədərdir, lakin göydən video ötürülməsi üçün açıq şəkildə yetərsizdir. Beləliklə, subgigahert diapazonu KTRL üçün gigahert diapazonuna nisbətən kiçik bir üstünlükə malikdir, lakin video xətlərin təşkili zamanı xüsusiyyətlərini aydın şəkildə itirir.

Radio xəttinin tezliyini seçərkən, eyni zamanda Yer atmosferində siqnalın zəifləməsini də nəzərə almaq lazımdır. UAV-larla Hİ–UAV əlaqəsi üçün atmosferdə zəifləmə qazlar, yağış, dolu, qar, duman və buludlar tərəfindən yaranır. [2]6 GHz-dən aşağı radio xəttlərinin iş tezlikləri üçün qazlardan zəifləməyi nəzərə almamaq olar. [2]Yağışlarda, xüsusilə yüksək intensivlikdə (leylərdə) ən güclü zəifləmə müşahidə olunur. Cədvəl 1-də 3-6 GHz tezlikləri üçün müxtəlif intensivlikdə yağışlarda kilovolt/ km üzrə sıxılma məlumatları verilmişdir. [2] Cədvəl 1. Farklı intensivlikdə yağışlarda [dB/km] radio dalğalarının zəifləməsi frekansa görə.

Tezlik [GHz]

3 mm/saat (zəif)
12 mm/saat (orta)
30 mm/saat (güclü)
70 mm/saat (leyl)
0.3∙10−3

3.00
1.4∙10−3
3.6∙10−3
8.7∙10−3
0.3∙10−2

4.00
1.4∙10−2
3.7∙10−2
9.1∙10−2
0.8∙10−2

5.00
10.6∙10−2
9.1∙10−2
28∙10−2
7.1∙10−2

6.00
3.7∙10−2
21∙10−2
57∙10−2
7.1∙10−2

Cədvəl 1-dən görünür ki, məsələn, 3 GHz tezlikdə yağışda itkisi təxminən 0.0087 dB/km olacaq, bu da 100 km-lik marşrutda 0.87 dB toplam itki verəcək. Radion xəttinin iş tezliyinin artırılması ilə yağışda itki kəskin artır. 4 GHz tezliyi üçün bu eyni marşrutda yağışda itki artıq 9.1 dB, 5 və 6 GHz-də isə müvafiq olaraq 28 və 57 dB olacaq. Lakin, burada nəzərdə tutulur ki, müəyyən intensivlikdə yağış marşrutun bütün uzunluğu boyunca mövcuddur, bu isə praktikada nadir hallarda baş verir. Yinə də, yüksək intensivlikdə yağışların baş verdiyi ərazilərdə BLA istifadə edərkən radion xəttinin iş tezliyini 3 GHz-dən aşağı seçmək tövsiyə olunur.

Edebiyat

1. Smorodinov A.A. Bla üçün genişzolaqlı modem necə seçmək olar. Habr. 2019.
2. Kalinin A.I., Cherenkova E.L. Radiodalğaların yayılması və radion xətlərin fəaliyyəti. Əlaqə. Moskva. 1971.
3. Microhard.
4. Pico Digital Data Link pDDL2450 spesifikasiyası.
5. Picoradio OEM spesifikasiyası.
6. Mühəndislik Test Hesabatı. Pico 2.4GHz 1W Digital Data Link Module.
7. FCC ID.
8. C.A. Balanis. Antenna theory. Analysis and design. Dördüncü nəşr. John Wiley & Sons. 2016.
9. Antenna qazancı. Vikipediyada məqalə.
10. Beamwidth. Vikipediyada məqalə.
11. Rəqəmsal dupleks radion modem 3D Link.
12. S.M. Alamouti. «Teleskopik veri yayımını və qəbulunu artıran sadə texnika». IEEE Journal on Selected Areas in Communications. 16 (8): 1451–1458.
13. PTP Müştəri Antenası WiBOX PA 0809-8V.
14. PTP Müştəri Antenası WiBOX PA 24-15.

Mənbə: habr.com