Pilotsuz uçuş aparatı (PUA) ilə rabitə diapazonunu necə artırmaq olar

Pilotsuz uçuş aparatı (PUA) ilə əlaqə məsafəsinin artırılması vəzifəsi aktual olaraq qalır. Bu məqalədə bu parametrin yaxşılaşdırılması üsulları müzakirə olunur. Məqalə İHA tərtibatçıları və operatorları üçün yazılmışdır və İHA-larla əlaqə haqqında bir sıra məqalələrin davamıdır (seriyanın başlanğıcı üçün bax. [1].

Rabitə diapazonuna nə təsir edir

Rabitə diapazonu istifadə olunan modemə, antenalara, antenna kabellərinə, radio dalğalarının yayılması şərtlərinə, xarici müdaxilələrə və bəzi digər səbəblərə bağlıdır. Müəyyən bir parametrin rabitə diapazonuna təsir dərəcəsini müəyyən etmək üçün diapazon tənliyini nəzərdən keçirin [2]
(1)

hara
— tələb olunan rabitə diapazonu [metr];
— vakuumda işığın sürəti [m/san];
— tezlik [Hz];
— modem ötürücüsünün gücü [dBm];
— ötürücü antenanın qazancı [dBi];
— modemdən ötürücü antennaya kabeldə itkilər [dB];
— qəbuledici antenanın qazancı [dBi];
— modemdən qəbuledici antennaya kabeldə itkilər [dB];
— modem qəbuledicisinin həssaslığı [dBm];
— yer səthinin, bitki örtüyünün, atmosferin və digər amillərin təsiri nəticəsində yaranan əlavə itkiləri nəzərə alan zəifləmə multiplikatoru [dB].

Tənlikdən görünür ki, diapazon aşağıdakılarla müəyyən edilir:

• istifadə olunan modem;
• radio kanalının tezliyi;
• istifadə olunan antenalar;
• kabellərdə itkilər;
• Yer səthindən, bitki örtüyündən, atmosferdən, binalardan və s.-dən radiodalğaların yayılmasına təsiri.

Sonra, diapazona təsir edən parametrlər ayrıca nəzərdən keçirilir.

Modem istifadə olunub

Rabitə diapazonu yalnız modemin iki parametrindən asılıdır: ötürücü gücü və qəbuledici həssaslığı , daha doğrusu, onların fərqindən - modemin enerji büdcəsi
(2)

Rabitə diapazonunu artırmaq üçün böyük dəyəri olan bir modem seçmək lazımdır . Artırmaq öz növbəsində artırmaqla mümkündür və ya azaltmaqla . Yüksək həssaslığa malik modemlərin axtarışına üstünlük verilməlidir ( mümkün qədər aşağı), ötürücü gücünü artırmaq əvəzinə . Bu məsələ birinci məqalədə ətraflı müzakirə olunur. [1].

Materiallara əlavə olaraq [1] Nəzərə almaq lazımdır ki, bəzi istehsalçılar, məsələn, Microhard [3], bəzi cihazların spesifikasiyalarında orta deyil, ötürücünün ortadan bir neçə dəfə çox olan və diapazonu hesablamaq üçün istifadə edilə bilməyən pik gücünü göstərin, çünki bu, hesablanmış diapazonun həqiqi dəyəri xeyli aşmasına səbəb olacaqdır. dəyər. Bu cür cihazlara, məsələn, məşhur pDDL2450 modulu daxildir [4,5]. Bu fakt birbaşa FCC sertifikatını almaq üçün bu cihazın sınaq nəticələrindən irəli gəlir [6] (58-ci səhifəyə baxın). FCC sertifikatlı simsiz cihazlar üçün test nəticələrinə FCC ID veb saytında baxmaq olar [7]cihazın növünü göstərən etiketdə olması lazım olan axtarış çubuğuna müvafiq FCC ID-ni daxil etməklə. pDDL2450 modulunun FCC ID-si NS916pDDL2450-dir.

Radio kanal tezliyi

Aralıq tənliyindən (1) Aydındır ki, əməliyyat tezliyi nə qədər aşağıdır , rabitə diapazonu bir o qədər böyükdür . Ancaq nəticə çıxarmağa tələsməyək. Fakt budur ki, tənliyə daxil olan digər parametrlər də tezlikdən asılıdır. Məsələn, anten qazanır и antenaların maksimum ölçüləri olduqda tezlikdən asılı olacaq sabit, praktikada məhz belə olur. Anten qazancı , ölçüsüz vahidlərlə (dəfələrlə) ifadə olunan antenanın fiziki sahəsi ilə ifadə edilə bilər aşağıdakı kimi [8]
(3)

hara — antenanın diafraqmasının səmərəliliyi, yəni effektiv antenna sahəsinin fiziki sahəyə nisbəti (antenanın dizaynından asılı olaraq) [8].

Haqqında (3) Dərhal aydın olur ki, sabit bir anten sahəsi üçün qazanc tezliyin kvadratına mütənasib olaraq artır. Gəlin əvəz edək (3) в (1), əvvəllər yenidən yazılmışdır (1) antenna qazancları üçün ölçüsiz vahidlərdən istifadə , , kabel itkiləri , və zəifləmə faktoru , və həmçinin Watt istifadə и dBm əvəzinə. Sonra
(4)

əmsalı haradadır sabit anten ölçüləri üçün sabitdir. Beləliklə, bu vəziyyətdə rabitə diapazonu tezliyə birbaşa mütənasibdir, yəni tezlik nə qədər yüksəkdirsə, diapazon da bir o qədər böyükdür. Çıxdı. Antenaların sabit ölçüləri ilə radio bağlantısının tezliyinin artırılması antenaların istiqamət xüsusiyyətlərini yaxşılaşdırmaqla rabitə diapazonunun artmasına səbəb olur. Lakin nəzərə almaq lazımdır ki, tezlik artdıqca atmosferdə qazlar, yağış, dolu, qar, duman və buludların yaratdığı radiodalğaların zəifləməsi də artır. [2]. Üstəlik, artan yol uzunluğu ilə atmosferdə zəifləmə də artır. Bu səbəbdən, hər bir yolun uzunluğu və onun üzərindəki orta hava şəraiti üçün atmosferdə siqnal zəifləməsinin icazə verilən səviyyəsi ilə məhdudlaşan daşıyıcı tezliyinin müəyyən maksimum dəyəri var. Radiokanalın tezliyinin rabitə diapazonuna təsiri məsələsinin son həllini Yer səthinin və atmosferin radiodalğaların yayılmasına təsirinin nəzərdən keçiriləcəyi hissəyə buraxaq.

Antenlər

Rabitə diapazonu qazanc kimi bir anten parametri ilə müəyyən edilir (İngilis terminologiyasında qazanc), dBi ilə ölçülür. Qazanc mühüm kompozit parametrdir, çünki o nəzərə alır: (1) izotrop radiatorla müqayisədə antenanın ötürücünün enerjisini qəbulediciyə yönəltmək qabiliyyəti (buna görə də dBi-də i indeksi); (2) antenanın özündə itkilər [8,9]. Rabitə diapazonunu artırmaq üçün çəki və ölçü parametrləri və istiqamətləndirmə sisteminin imkanları baxımından uyğun olanlardan mümkün olan ən yüksək qazanc dəyərinə malik antenaları seçməlisiniz. Antenin enerjini fokuslamaq qabiliyyəti pulsuz deyil, yalnız antenanın ölçülərini (aperturasını) artırmaqla verilir. Məsələn, qəbuledici antenna nə qədər böyükdürsə, o, qəbuledicinin girişinə tədarük etmək üçün enerji toplaya biləcək sahə nə qədər çox olarsa və nə qədər çox enerji olarsa, qəbul edilən siqnal bir o qədər güclü olar, yəni rabitə diapazonu artır. Beləliklə, əvvəlcə həll olunan problemə adekvat olan maksimum antenna ölçülərinə qərar verməli və axtarış sahəsini bu parametrlə məhdudlaşdırmalı, sonra maksimum qazanc əldə etməyə diqqət yetirərək müəyyən bir antenna modelini axtarmalısınız. Təcrübə üçün ikinci vacib antenna parametri şüa genişliyidir [8,10], bucaq dərəcələri ilə ölçülür. Tipik olaraq, şüa eni antenanın mərkəzindən iki məkan istiqaməti arasındakı bucaq kimi müəyyən edilir ki, bu zaman antenna qazancı həmin antenna üçün maksimumdan 3 dB azalır. Azimut və yüksəklikdəki nümunənin eni çox fərqli ola bilər. Bu parametr qaydaya görə antenin ölçüləri ilə sıx bağlıdır: daha böyük ölçülər - daha kiçik şüa eni. Bu parametr birbaşa diapazon tənliyinə daxil edilmir, lakin İHA-da yer stansiyasının (GS) antenna rəhbərliyi sisteminə olan tələbləri müəyyən edən bu parametrdir, çünki GS, bir qayda olaraq, ən azı 3-ci ildə yüksək yönlü antenalardan istifadə edir. məsafənin maksimuma çatdırıldığı hallarda İHA ilə əlaqə prioritetdir. Həqiqətən də, NS izləmə sistemi antenanın İHA-ya istiqamətləndirilməsinin bucaq dəqiqliyini nümunənin eninin yarısına bərabər və ya daha az təmin etdikcə, qəbul edilən/emissiya olunan siqnalın səviyyəsi maksimumdan XNUMX dB-dən aşağı düşməyəcək. Heç bir halda seçilmiş antenanın şüa eninin yarısı azimut və ya yüksəklikdə NS antenna işarəsi sisteminin bucaq xətasından az olmamalıdır.

Kabellər

Rabitə diapazonunu artırmaq üçün, mümkün olan ən aşağı xətti zəifləmə (kabel zəifləməsi və ya kabel itkisi) olan kabellərdən istifadə etməlisiniz. işləyir NS-UAV radio bağlantısının tezliyi. Kabeldə xətti zəifləmə 1 m kabel seqmentinin (metrik sistemdə) çıxışındakı siqnalın dB ilə ifadə olunan kabel seqmentinin girişindəki siqnala nisbəti kimi müəyyən edilir. Kabel itkiləri diapazon tənliyinə daxildir (1), xətti zəifləməni kabel uzunluğuna vurmaqla müəyyən edilir. Beləliklə, mümkün olan maksimum rabitə diapazonunu əldə etmək üçün mümkün olan ən aşağı xətti zəifləmə ilə kabellərdən istifadə etməlisiniz və bu kabellərin uzunluğunu minimuma endirməlisiniz. NS-də modem qurğuları birbaşa antenaların yanındakı mast üzərində quraşdırılmalıdır. İHA gövdəsində modem antenalara mümkün qədər yaxın yerləşdirilməlidir. Seçilmiş kabelin empedansını da yoxlamağa dəyər. Bu parametr Ohm ilə ölçülür və adətən 50 və ya 75 Ohm-a bərabərdir. Kabelin empedansı, modemin antena konnektoru və antenanın özündəki bağlayıcı bərabər olmalıdır.

Yer səthinin təsiri

Bu bölmədə radio dalğalarının düzənlik və ya dəniz səthində yayılmasına baxacağıq. Bu vəziyyət PUA-lardan istifadə təcrübəsində tez-tez baş verir. Boru kəmərlərinin, elektrik xətlərinin, kənd təsərrüfatı bitkilərinin, bir çox hərbi və xüsusi əməliyyatların İHA monitorinqi - bütün bunlar bu modeldə yaxşı təsvir edilmişdir. İnsan təcrübəsi bizə bir mənzərə yaradır ki, cisimlər bir-birinin birbaşa optik görünməsi sahəsində olarsa, onlar arasında əlaqə mümkündür, əks halda əlaqə mümkün deyil. Bununla belə, radio dalğaları optik diapazona aid deyil, ona görə də onlarla vəziyyət bir qədər fərqlidir. Bu baxımdan, İHA tərtibatçısı və operatorunun aşağıdakı iki faktı yadda saxlaması faydalıdır.

1. Radio diapazonunda rabitə hətta NS və PUA arasında birbaşa görünmə olmadıqda da mümkündür.
2. NS-UAV optik xəttində heç bir obyekt olmadıqda belə, alt səthin İHA ilə əlaqəyə təsiri hiss olunacaq.

Yer səthinə yaxın radio dalğalarının yayılmasının xüsusiyyətlərini başa düşmək üçün radio dalğalarının yayılmasının əhəmiyyətli bir sahəsi anlayışı ilə tanış olmaq faydalıdır. [2]. Radio dalğasının əhəmiyyətli bir yayılması zonasında hər hansı bir obyekt olmadıqda, aralığın hesablamaları boş yer üçün düsturlardan istifadə etməklə həyata keçirilə bilər, yəni. в (1) 0-a bərabər götürülə bilər.Əsas zonada obyektlər varsa, o zaman bunu etmək olmaz. Şəkildə. 1 A nöqtəsində hündürlükdə yerləşən bir nöqtə emitenti var bərabər intensivliklə bütün istiqamətlərdə elektromaqnit enerjisi yayan Yer səthinin üstündə. Hündürlükdə B nöqtəsində sahənin intensivliyini ölçmək üçün qəbuledici var. Bu modeldə radio dalğalarının yayılmasının əsas bölgəsi A və B nöqtələrində fokusları olan bir ellipsoiddir.

düyü. 1. Radiodalğanın əhəmiyyətli yayılması sahəsi

Ellipsoidin "ən qalın" hissəsindəki radiusu ifadə ilə müəyyən edilir [2]
(5)

Haqqında (5) aydındır ki tezliyindən asılıdır tərs mütənasibdirsə, o qədər azdır , ellipsoid "daha qalın" ( Şəkildə. 1). Bundan əlavə, ellipsoidin "qalınlığı" rabitə obyektləri arasındakı məsafənin artması ilə artır. Radio dalğaları üçün kifayət qədər təsir edici dəyərə malik ola bilər, buna görə də nə vaxt 10 km 2.45 GHz alırıq 50÷60 m.

İndi Şəkildə boz üçbucağın təsvir etdiyi qeyri-şəffaf obyekti nəzərdən keçirək. 1. Tezliklə radio dalğalarının yayılmasına təsir edəcək , çünki o, əhəmiyyətli bir yayılma zonasında yerləşir və radio dalğalarının tezliyi ilə yayılmasına faktiki olaraq heç bir təsir göstərməyəcəkdir. . Optik diapazonda (işıq) radio dalğaları üçün dəyər kiçikdir, buna görə də Yer səthinin işığın yayılmasına təsiri praktikada hiss olunmur. Yerin səthinin kürə olduğunu nəzərə alsaq, məsafənin artması ilə bunu başa düşmək asandır , əsas səth getdikcə əhəmiyyətli yayılma zonasına keçəcək və beləliklə, A nöqtəsindən B nöqtəsinə enerji axınının qarşısını alacaq - hekayənin sonu, İHA ilə əlaqə kəsilir. Marşrutdakı digər obyektlər, məsələn, qeyri-bərabər ərazi, binalar, meşələr və s., eyni şəkildə kommunikasiyalara təsir edəcək.

İndi şəklə baxaq. 2 qeyri-şəffaf bir cismin tezliyi olan bir radio dalğasının əhəmiyyətli bir yayılma sahəsini tamamilə əhatə etdiyi , bu tezlikdə əlaqəni qeyri-mümkün edir. Eyni zamanda, tezlik üzrə rabitə enerjinin bir hissəsi qeyri-şəffaf obyektin üzərindən “tullanır”. Tezlik nə qədər aşağı olarsa, radio dalğası optik üfüqdən bir o qədər çox yayıla bilər və İHA ilə sabit əlaqə saxlayır.

düyü. 2. Radiodalğanın yayılmasının əhəmiyyətli bir sahəsini əhatə edir

Yer səthinin kommunikasiyalara təsir dərəcəsi də antenaların hündürlüyündən asılıdır и . Antenaların hündürlüyü nə qədər böyükdürsə, obyektlərin və ya altındakı səthin əhəmiyyətli bir sahəyə düşməsinə imkan vermədən A və B nöqtələri bir o qədər uzaqlaşdırıla bilər.

Obyekt və ya altındakı səth əhəmiyyətli bir sahəyə keçdikcə B nöqtəsindəki sahənin gücü salınacaq [2], yəni orta sahə gücündən ya böyük, ya da az olacaq. Bu, cisimdən enerjinin əks olunması səbəbindən baş verir. Yansıtılan enerji əsas enerji ilə B nöqtəsinə əlavə edilə bilər - sonra sahənin gücündə və ya antifazada yüksəliş baş verir - sonra sahənin gücündə azalma (və kifayət qədər dərin) baş verir. İHA-larla ünsiyyətin xüsusiyyətlərini başa düşmək üçün bu effekti xatırlamaq vacibdir. Müəyyən diapazonda PUA ilə əlaqənin itirilməsi, salınımlar səbəbindən sahə gücünün yerli azalması səbəbindən baş verə bilər, yəni. Son rabitə itkisi yalnız əhəmiyyətli bir sahənin obyektlər və ya alt səth tərəfindən tamamilə bağlanmasından sonra baş verəcəkdir. Sonra, sahə gücü salınımlarının nəticələri ilə mübarizə aparmaq üçün üsullar təklif ediləcəkdir.

Zəifləmə əmsalının hesablanması üçün düsturlar Radio dalğalarını Yerin hamar səthində yayarkən, xüsusilə məsafələr üçün olduqca mürəkkəbdir , optik üfüq diapazonunu aşan [2]. Buna görə də, problemi daha da nəzərdən keçirərkən, müəllifin kompüter proqramları toplusundan istifadə edərək riyazi modelləşdirməyə müraciət edəcəyik. 3D Link modemindən istifadə edərək PUA-dan NS-yə video ötürmək üçün tipik bir vəzifəni nəzərdən keçirək. [11] Geoscan şirkətindən. İlkin məlumatlar aşağıdakı kimidir.

1. NS antennasının montaj hündürlüyü: 5 m.
2. İHA-nın uçuş hündürlüyü: 1000 m.
3. Radio keçid tezliyi: 2.45 GHz.
4. NS antenna qazancı: 17 dB.
5. İHA antennasının qazancı: 3 dB.
6. Transmitterin gücü: +25 dBm (300 mVt).
7. Video kanalın sürəti: 4 Mbit/san.
8. Video kanalda qəbuledicinin həssaslığı: −100.4 dBm (12 MHz siqnalın tutduğu tezlik diapazonu üçün).
9. Substrat: quru torpaq.
10. Qütbləşmə: şaquli.

Bu ilkin məlumatlar üçün görmə məsafəsi 128.8 km olacaq. DBm-də modem qəbuledicisinin girişində siqnal gücü şəklində hesablama nəticələri Şəkildə təqdim olunur. 3.

düyü. 3. 3D Link modem qəbuledicisinin girişində siqnal gücü [11]

Şəkildəki mavi əyri. 3 NS qəbuledicisinin girişindəki siqnal gücüdür, qırmızı düz xətt bu qəbuledicinin həssaslığını göstərir. X oxu məsafəni km ilə, Y oxu isə dBm ilə gücü göstərir. Mavi əyrinin qırmızıdan yuxarı olduğu bu diapazon nöqtələrində İHA-dan birbaşa video qəbulu mümkündür, əks halda əlaqə olmayacaqdır. Qrafik göstərir ki, salınımlar səbəbindən rabitə itkisi 35.5–35.9 km və daha sonra 55.3–58.6 km diapazonunda baş verəcək. Bu halda, son əlaqə daha çox - 110.8 km uçuşdan sonra baş verəcəkdir.

Yuxarıda qeyd edildiyi kimi, sahə gücündə enişlər birbaşa siqnalın və Yer səthindən əks olunan siqnalın NS antenasının yerində antifaza əlavə edilməsi səbəbindən yaranır. 2 şərti yerinə yetirməklə nasazlıqlar səbəbindən NS-də rabitə itkisindən xilas ola bilərsiniz.

1. NS-də ən azı iki qəbul kanalı (RX müxtəlifliyi), məsələn, 3D Link olan modemdən istifadə edin [11].
2. Qəbul edən antenaları NS mastına yerləşdirin fərqli hündürlük.

Qəbul edən antenaların hündürlükləri arasındakı məsafə elə aparılmalıdır ki, bir antenanın yerləşdiyi yerdə sahə gücündə enişlər digər antenanın yerləşdiyi yerdəki qəbuledicinin həssaslığından daha yüksək səviyyələrlə kompensasiya olunsun. Şəkildə. Şəkil 4, bir NS antennasının 5 m hündürlükdə (mavi bərk əyri), digərinin isə 4 m hündürlükdə (mavi nöqtəli əyri) yerləşdiyi hal üçün bu yanaşmanın nəticəsini göstərir.

düyü. 4. Müxtəlif hündürlüklərdə yerləşən antenalardan iki 3D Link modem qəbuledicisinin girişlərində siqnal gücü

Şəkildən. Şəkil 4 bu metodun məhsuldarlığını aydın şəkildə göstərir. Həqiqətən də, İHA-nın bütün uçuş məsafəsi boyunca, 110.8 km məsafəyə qədər, ən azı bir NS qəbuledicisinin girişindəki siqnal həssaslıq səviyyəsini üstələyir, yəni bortdan video bütün uçuş məsafəsi boyunca kəsilməyəcəkdir. .

Təklif olunan metod ancaq İHA→NS radio bağlantısının etibarlılığını artırmağa kömək edir, çünki müxtəlif hündürlüklərdə antenaların quraşdırılması imkanı yalnız NS-də mövcuddur. İHA-da antenaların 1 m hündürlükdə ayrılmasını təmin etmək mümkün deyil. NS→UAV radio bağlantısının etibarlılığını artırmaq üçün aşağıdakı yanaşmalardan istifadə etmək olar.

1. NS ötürücü siqnalını İHA-dan daha güclü siqnal qəbul edən antenaya çatdırın.
2. Alamouti kodu kimi məkan-zaman kodlarından istifadə edin [12].
3. Hər antenaya göndərilən siqnal gücünü idarə etmək imkanı ilə antenna şüalarının formalaşması texnologiyasından istifadə edin.

Birinci üsul İHA ilə əlaqə problemində optimala yaxındır. Bu sadədir və onda bütün ötürücü enerjisi düzgün istiqamətə - optimal şəkildə yerləşən antenaya yönəldilir. Məsələn, 50 km məsafədə (bax. Şəkil 4) ötürücü siqnalı 5 metr məsafədə asılmış antennaya, 60 km məsafədə isə 4 metr məsafədə asılmış antenaya verilir. Bu, 3D Link modemində istifadə olunan üsuldur [11]. İkinci üsul İHA→NS rabitə kanalının vəziyyəti (antenanın çıxışlarında qəbul edilən siqnalların səviyyələri) haqqında aprior məlumatlardan istifadə etmir, ona görə də ötürücü enerjisini iki antena arasında bərabər bölür ki, bu da qaçılmaz olaraq enerji itkilərinə səbəb olur, çünki biri antenaların bir çuxur sahəsində gücü ola bilər. Üçüncü üsul rabitə keyfiyyətinə görə birinciyə bərabərdir, lakin həyata keçirilməsi xeyli çətindir.

Əsas səthin təsirini nəzərə alaraq, radio dalğa tezliyinin İHA ilə əlaqə diapazonuna təsiri məsələsini daha da nəzərdən keçirək. Yuxarıda göstərildi ki, tezliyi artırmaq faydalıdır, çünki antenaların sabit ölçüləri ilə bu, rabitə diapazonunun artmasına səbəb olur. Ancaq asılılıq məsələsi tezliyi nəzərə alınmayıb. From (3) bundan belə nəticə çıxır ki, antenaların qazanclarının nisbəti ərazidə bərabərdir və tezliklərdə işləmək üçün nəzərdə tutulmuşdur и , bərabərdir
(6)

Uğrunda 2450 MHz; 915 MHz alırıq 7.2 (8.5 dB). Praktikada təxminən belə olur. Məsələn, Wireless Instruments-dan aşağıdakı antenaların parametrlərini müqayisə edək:

• WiBOX PA 0809-8V [13] (tezlik: 0.83–0.96 GHz; şüa eni: 70°/70°; qazanc: 8 dBi);
• WiBOX PA 24-15 [14] (tezlik: 2.3–2.5 GHz; şüa eni: 30°/30°; qazanc: 15 dBi).

Bu antenaları müqayisə etmək rahatdır, çünki onlar eyni 27x27 sm korpuslarda hazırlanır, yəni eyni sahəyə malikdirlər. Qeyd edək ki, antenanın qazancı 15−8=7 dB ilə fərqlənir ki, bu da hesablanmış 8.5 dB dəyərinə yaxındır. Antenaların xüsusiyyətlərindən o da aydın olur ki, 2.3–2.5 GHz (30°/30°) diapazonu üçün antena naxışının eni 0.83–0.96 diapazonu üçün antenna nümunəsinin enindən iki dəfədən çox dardır. GHz (70°/70°), yəni eyni ölçülərə malik antenaların qazancı istiqamət xüsusiyyətlərinin yaxşılaşdırılması hesabına əslində artır. Rabitə xəttində 2 antenanın istifadə edildiyini nəzərə alaraq nisbət 2∙8.5=17 dB olacaq. Beləliklə, eyni anten ölçüləri ilə, bir tezlik ilə bir radio bağlantısının enerji büdcəsi 2450 MHz tezlikli xətt büdcəsindən 17 dB çox olacaq 915 MHz. Hesablamada, İHA-ların, bir qayda olaraq, ölçüləri nəzərə alınan NS panel antenaları üçün kritik olmayan qamçı antenalarından istifadə etdiyini də nəzərə alırıq. Buna görə də, biz tezliklər üçün İHA antena qazancını qəbul edirik и bərabərdir. Bunlar. xətlərin enerji büdcələrindəki fərq 8.5 dB deyil, 17 dB olacaq. Bu ilkin məlumatlar və NS antennasının 5 m hündürlüyü üçün aparılmış hesablamanın nəticələri Şəkildə göstərilmişdir. 5.

düyü. 5. 915 və 2450 MHz tezliklərdə işləyən radio keçidləri üçün qəbuledicinin girişində siqnal gücü

Şəkildən. Şəkil 5, işləmə tezliyinin artması və NS antennasının eyni sahəsi ilə əlaqə diapazonunun 96.3 MHz tezliyi olan bir radio bağlantısı üçün 915 km-dən 110.8 MHz tezliyi olan bir əlaqə üçün 2450 km-ə qədər artdığını açıq şəkildə göstərir. . Bununla belə, 915 MHz-də olan xətt daha aşağı salınım tezliyinə malikdir. Daha az salınım sahə gücündə daha az eniş deməkdir, yəni bütün uçuş məsafəsində İHA ilə əlaqəni kəsmə ehtimalı azalır. Ola bilsin ki, İHA ilə komanda və telemetriya rabitə xətləri üçün sub-gigahertz radio dalğa diapazonunun populyarlığını ən etibarlı kimi müəyyən edən bu faktdır. Eyni zamanda, sahə gücü salınımlarından qorunmaq üçün yuxarıda təsvir edilmiş tədbirlər toplusunu yerinə yetirərkən, gigahertz diapazonunda olan radio əlaqələri antenaların istiqamət xüsusiyyətlərini yaxşılaşdırmaqla daha böyük rabitə diapazonunu təmin edir.

Şəklin nəzərə alınmasından. 5-dən də belə nəticəyə gələ bilərik ki, kölgə zonasında (128.8 km işarəsindən sonra) rabitə xəttinin iş tezliyinin aşağı salınması məntiqlidir. Həqiqətən, təxminən -120 dBm nöqtəsində tezliklər üçün güc əyriləri и kəsişmək. Bunlar. Həssaslığı -120 dBm-dən daha yaxşı olan qəbuledicilərdən istifadə edərkən, 915 MHz tezliyində radio əlaqəsi daha uzun rabitə diapazonunu təmin edəcəkdir. Bu halda, lakin, nəzərə tələb olunan keçid bant genişliyi almaq lazımdır, çünki belə yüksək həssaslıq dəyəri üçün məlumat sürəti çox aşağı olacaq. Məsələn, 3D Link modemi [11] −122 dBm-ə qədər həssaslığı təmin etsə də, ümumi (hər iki istiqamətdə) məlumat ötürmə sürəti 23 kbit/san olacaq, bu, prinsipcə, İHA ilə KTRL əlaqəsi üçün kifayətdir, lakin açıq şəkildə videonun ötürülməsi üçün kifayət deyil. lövhə. Beləliklə, sub-gigahertz diapazonu, həqiqətən, KTRL üçün gigahertz diapazonundan bir az üstünlüyə malikdir, lakin video xətləri təşkil edərkən xüsusiyyətlərini açıq şəkildə itirir.

Radio əlaqə tezliyini seçərkən, Yer atmosferində yayılan siqnalın zəifləməsini də nəzərə almalısınız. NS-UAV rabitə əlaqələri üçün atmosferdəki zəifləmə qazlar, yağış, dolu, qar, duman və buludlardan qaynaqlanır. [2]. 6 GHz-dən az olan radio bağlantılarının işləmə tezliyi üçün qazlarda zəifləmə laqeyd qala bilər. [2]. Ən şiddətli zəifləmə yağışlarda, xüsusən də yüksək intensivlikdə (leysan) müşahidə olunur. Cədvəl 1 məlumatları göstərir [2] 3-6 GHz tezliklər üçün müxtəlif intensivlikli yağışlarda xətti zəifləmə ilə [dB/km].

Cədvəl 1. Tezlikdən asılı olaraq müxtəlif intensivlikli yağışlarda radiodalğaların xətti zəifləməsi [dB/km]

Tezlik [GHz]
3 mm/saat (zəif)
12 mm/saat (orta)
30 mm/saat (güclü)
70 mm/saat (yağış)

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

4.00
0.3∙10−2
1.4∙10−2
3.7∙10−2
9.1∙10−2

5.00
0.8∙10−2
3.7∙10−2
10.6∙10−2
28∙10−2

6.00
1.4∙10−2
7.1∙10−2
21∙10−2
57∙10−2

Masadan 1-dən belə çıxır ki, məsələn, 3 GHz tezliyində duşda zəifləmə təxminən 0.0087 dB/km olacaq, bu da 100 km yolda 0.87 dB ümumi zəifləmə verəcəkdir. Radio əlaqəsinin işləmə tezliyi artdıqca yağışda zəifləmə kəskin şəkildə artır. 4 GHz tezliyi üçün eyni yolda duşda zəifləmə artıq 9.1 dB, 5 və 6 GHz tezliklərində isə müvafiq olaraq 28 və 57 dB olacaqdır. Lakin bu halda, verilən intensivliyə malik yağışın bütün marşrut boyunca baş verdiyi güman edilir ki, bu da praktikada nadir hallarda baş verir. Bununla belə, yüksək intensivlikli yağışların tez-tez yağdığı ərazilərdə PUA-lardan istifadə edərkən radio bağlantısının 3 GHz-dən aşağı işləmə tezliyini seçmək tövsiyə olunur.

Ədəbiyyat

1. Smorodinov A.A. Pilotsuz uçuş aparatı (PUA) üçün genişzolaqlı modemi necə seçmək olar. Habr. 2019.
2. Kalinin A.I., Cherenkova E.L. Radiodalğaların yayılması və radio əlaqələrinin işləməsi. Əlaqə. Moskva. 1971.
3. Mikrohard.
4. Pico Digital Data Link pDDL2450 spesifikasiyası.
5. Picoradio OEM spesifikasiyası.
6. Mühəndislik Test Hesabatı. Pico 2.4GHz 1W Digital Data Link Modulu.
7. FCC ID.
8. CA Balanis. Anten nəzəriyyəsi. Təhlil və dizayn. Dördüncü nəşr. John Wiley & Sons. 2016.
9. Anten qazancı. Vikipediya məqaləsi.
10. şüa eni. Vikipediya məqaləsi.
11. Rəqəmsal dupleks radio modem 3D Link.
12. SM Alamouti. "Simsiz rabitə üçün sadə ötürmə müxtəlifliyi texnikası." Kommunikasiyada Seçilmiş Sahələr üzrə IEEE Jurnalı. 16(8):1451–1458.
13. PTP Client Antenna WiBOX PA 0809-8V.
14. PTP Client Antenna WiBOX PA 24-15.

Mənbə: www.habr.com