Kuidas suurendada ühenduse ulatust drooniga

Drooniga seotud side ulatuse suurendamise ülesanne jääb endiselt aktuaalseks. Käesolevas artiklis käsitletakse meetodeid selle parameetri parandamiseks. Artikkel on kirjutatud droonide arendajatele ja kasutajatele ning on jätkuks droonide sideartiklite tsüklile (tsükli algus vt [1].

Mis mõjutab side ulatust

Side ulatus sõltub kasutatavast modemist, antennidest, antennikaablitest, raadiosignaalide levimise tingimustest, välisest häirest ja mõnest muust põhjusest. Selleks, et määrata, kui palju mõni parameeter mõjutab side ulatust, vaatame kauguse valemit [2]
(1)

kus
— otsitav side ulatus [meters];
— valguse kiirus vaakumis [m/sec];
— sagedus [Hz];
— modemi edastamise võimsus [dBm];
— edastava antenni tugevus [dBi];
— kaabli kaod modemist edastava antenni [dB];
— vastuvõtva antenni tugevus [dBi];
— kaabli kaod modemist vastuvõtva antenni [dB];
— modemivastuvõtja tundlikkus [dBm];
— nõrgenemise tegur, mis arvesse võtab täiendavad kaod, mis on põhjustatud Maapinna, taimestiku, atmosfääri ja muude tegurite mõjust [dB].

Valemist on selge, et ulatus sõltub:

• kasutatavast modemist;
• raadioside sagedusest;
• kasutatavatest antennidest;
• kaablite kaotustest;
• maapinna, taimestiku, atmosfääri, hoonete jne raadiolaine levimist mõjutavatest teguritest.

Edasi liikuvate ulatust mõjutavad parameetrid käsitletakse eraldi.

Kasutatav modem

Sidetehnika ulatus sõltub ainult kahest modemi parameetrist: edastaja võimsusest ja vastuvõtja tundlikkusest , täpsemalt nende vahe - modemi energiabudgetist.
(2)

Sidetee ulatuse suurendamiseks on oluline valida modem, mille väärtus on suurem . Suurendamine on omakorda võimalik kas või vähendamise kaudu. Eelistada tuleks modemite otsimist, mille tundlikkus on kõrge ( niivõrd madal, kui võimalik), mitte edastaja võimsuse suurendamist. Seda küsimust on põhjalikult käsitletud esimeses artiklis. [1].

Lisaks materjalidele [1] tuleb meeles pidada, et mõned tootjad, näiteks Microhard [3], mõnede seadmete spetsifikatsioonides märgitakse mitte keskmine, vaid tippvõimsus, mis on mitu korda suurem keskmisest ja mida ei saa kasutada ulatuse arvutamiseks, kuna see toob kaasa ulatuse arvutamise tegeliku väärtuse suure ületamise. Selliste seadmete hulka kuuluvad näiteks populaarne pDDL2450 moodul [4,5]. See fakt tuleneb otseselt selle seadme testimise tulemustest, mis viidi läbi FCC sertifikaadi saamiseks [6] (vt lk 58). Traadita seadmete testi tulemusi, millel on FCC sertifikaadid, saab vaadata FCC ID veebilehelt [7], sisestades otsingureale vastava FCC ID, mis peab olema seadme tüübi tähisega kleebiselt. pDDL2450 mooduli FCC identifikaator on järgmine: NS916pDDL2450.

Raadiokanali sagedus

Ulatusvõrrandist (1) järgneb selgelt, et mida madalam on töö sagedus , seda suurem on side ulatus . Kuid ärgem kiirustagem järeldustega. Asi on selles, et ka teised parameetrid, mis sisenevad võrrandisse, sõltuvad samuti sagedusest. Näiteks antennide tugevdamise koefitsiendid ja sõltuvad sagedusest juhul, kui antennide maksimaalsed mõõtmed fikseeritud, mis tegelikult praktikas juhtub. Antenna võimendustegur , väljendatud dimensionless ühikutes (kordades), saab väljendada läbi antenni füüsilise pinna järgmiselt [8]
(3)

kus — antenni apertuuri efektiivsus, st efektiivse pinna suhe füüsilisse (sõltub antenni disainist) [8].

Uusimad (3) on kohe näha, et konstantse antenni pinna korral suureneb võimendustegur proportsionaalselt sageduse ruuduga. Asendame (3) ühes (1), enne kui ümber kirjutame (1) kasutades dimensionless ühikuid antennide võimendustegurite jaoks , , kaabli kaotuste , ja nõrgestamise teguri , samuti kasutades Watti ja asemel dBm. Siis
(4)

kus tegur on konstant fikseeritud antenni mõõtmetega. Seega on antud olukorras suhtlusulatus otseselt proportsionaalne sagedusega, st mida kõrgem sagedus, seda suurem on ulatus. Järeldus. Fikseeritud antenni mõõtmetega tähendab, et raadiolainete sageduse tõstmine suurendab suhtlemise ulatust, parandades antennide suunamisomadusi. Tuleb siiski meeles pidada, et sageduse tõusuga suureneb ka raadiolainete nõrgenemine atmosfääris, mida põhjustavad gaasid, vihm, rahe, lumi, udu ja pilved. [2]Samuti suureneb atmosfääris nõrgenemine kauguse pikenemise korral. Seetõttu on igasuguse pikkuse trajektoori ja selle keskmiste ilmastikutingimuste jaoks olemas maksimaalne kande sagedus, mis on piiratud lubatud signaali nõrgenemise tasemega atmosfääris. Jätame lõpliku otsuse raadiokanalite sageduse mõju suhtlemisulatusele osas arutlemiseks sektsioonile, kus käsitletakse Maa pinna ja atmosfääri mõju raadiolainete levikule.

Antennid

Suhtlemise ulatust määrab antanni parameeter, nagu kasvu faktor. (gain ingliske terminoloogia), mõõdetakse dBi-des. Võimenduskoefitsient on oluline koondparameeter, kuna see arvestab: (1) antenni võimet suunata edastaja energiat vastuvõtja suunas võrreldes isotroopse kiirgajaga (isotropic, seetõttu indeks i dBi-des); (2) kaotused antennis ise [8,9Sisese sidetegevuse ulatuse suurendamiseks tuleks valida antenne, millel on maksimaalselt võimalik kasvu koefitsient, mis sobib massi ja mõõtmete parameetrite ning juhendamisvõimalustega. Antenna energia fookustamise võime ei tule ilmselt tasuta, vaid ainult antenni suuruse (apertuur) suurenemise kaudu. Näiteks mida suurem on vastuvõtja antenna, seda suurem on pindala, millelt ta suudab energiat koguda vastuvõtja sisendisse edastamiseks, ning mida rohkem energiat — seda tugevam on vastuvõetav signaal, st side ulatus suureneb. Seega on vaja esmalt määratleda maksimaalsed antenni mõõtmed, mis on vastava ülesande lahendamiseks asjakohased, ja piirata otsingu valdkonda selle parameetriga, seejärel otsida konkreetset antenni mudelit, lähtudes maksimaalsest kasvu koefitsiendist. Teine antanna praktiliselt oluline parameeter on kiirusdiagrammi laius (beamwidth) [8,10], mõõdetuna nurkades kraadides. Reeglina määratakse Dn laius kui nurk kahe ruumi suuna vahel antendi keskpunktist, mille puhul antendi tugevus väheneb 3 dB maksimumist. Dn laius azimuti ja kohtingimuse järgi võib oluliselt erineda. See parameeter on tihedalt seotud antendi mõõtmetega reegli järgi: suuremad mõõtmed — väiksem Dn laius. Otseselt kauguse valemisse see parameeter ei kuulu, kuid just see määrab nõuded maapealse jaama (MS) antendi suunamise süsteemile UAV-le, kuna MS-s kasutatakse reeglina väga suunatud antenne, vähemalt neis olukordades, kus UAV-ga sidesuhte maksimeerimine on prioriteet. Tõepoolest, seni kuni MS jälgimisüsteem tagab antendi suunamise nurga täpsuse UAV-le, mis on väiksem või võrdne poole Dn laiusega, ei lange vastuvõetud/ülekandete signaali tase alla 3 dB maksimumist. Valitud antenni Dn poole laius ei tohi mingil juhul olla väiksem kui ääre nurgaviga MS antendi suunamise süsteemi azimuti või kohtingimuse järgi.

Kaablid

Suhtluse ulatuse maksimeerimiseks tuleb kasutada kaableid, mille pingetuhandumine (cable attenuation või cable loss) on võimalikult väike töösagedusel NS – BLA raadioliini. Kaabli pingetuhandumist määratletakse kui signaali suhet ühe meetri (meetermõõdustiku järgi) pikkuse kaabli lõpus ja sisenemisse suunatud signaali vahel, mis on väljendatud dB-des. Kaablite kadu , mis on osa ulatuse valemist (1), määratakse kaabli pingetuhandumise ja kaabli pikkuse korrutamisega. Sel viisil peab maksimaalse võimaliku suhtluse ulatuse saavutamiseks kasutama kaableid, millel on minimaalne pingetuhandumine, ning minimeerima nende kaablite pikkust. NS-i modemi plokid tuleb paigaldada otse masti lähedale antennide kõrvale. BLA korpuses peab modem asuma võimalikult lähedal antennidele. Oluline on jälgida valitud kaabli impedantsi. See parameeter mõõdetakse oomides ja see on tavaliselt 50 või 75 oomi. Kaabli impedants, modemi antenneühendi impedants ja antenni enda ühenduse impedants peavad olema võrdsed.

Maa pinna mõju

Selles jaotises käsitleme raadiolainete levikut tasandikul või merepinnal. Selline olukord esineb sageli UAV-de (ilma meeskonna juhtimise) kasutamise praktikas. UAV-de kasutamine torujuhtmete, kõrgepingeliinide, põllumajandusmaade järelevalves ning paljude sõjaliste ja eritegevuste puhul — seda kõike kirjeldab hästi see mudel. Inimese kogemus joonistab meile pilti, kus side objektide vahel on võimalik, kui need on üksteise vaateulatuses, muidu ei ole side võimalik. Kuid raadiolained ei kuulu optilise lainepikkuse piirkonda, seega on olukord pisut erinev. Seetõttu on UAV arendajal ja operaatoril kasulik meeles pidada järgmisi kahte fakti.

1. Side raadiokaabeli kaudu on võimalik ka siis, kui otsevaadet UAV ja maapinna vahel ei ole.
2. Aluspinna mõju UAV-ga suhtlemisel on tajutav isegi juhul, kui optilisel liinil UAV-d ja maapinda objekte ei ole.

Raadiolainete leviku eripära maapinna lähedal mõistmiseks on kasulik tutvuda raadiolainete oluline levikuala kontseptsiooniga. [2]. Kui oluliste raadiolaine levituspiirkonnas ei ole objekte, võib kaugust arvutada vabapindade valemite järgi, st. ühes (1) selle väärtust võib võtta 0-ks. Kuid kui olulises piirkonnas on objekte, ei tohi nii käituda. Joonisel 1 on punktis A kujutatud punktisagedus, mis asub kõrgusel maa pinnast, kiirgades elektromagnetenergia ühtlaselt kõikides suundades. Punktis B kõrgusel asub vastuvõtja, et mõõta välja väljami intensiivsust. Selles mudelis on raadiolaine oluliseks levituspiirkonnaks ellipsoid, mille fookused asuvad punktides A ja B.

Joonis 1. Oluline raadiolaine levituspiirkond

Ellipsoidi raadius selle „paksimas” osas määratakse väljendi kaudu [2]
(5)

Uusimad (5) näha, et see sõltub sagedusest tagasi proportsionaalne, mida väiksem , seda „paksem” on ellipsoid ( joonis 1). Lisaks suureneb ellipsoidi „paksus” sidemete vahemaa suurenedes. Raadiolaine puhul võib olla üsna muljetavaldav, näiteks 10 km, 2.45 GHz juures saame 50-60 m.

Kaalume nüüd katkematut objekti, mille kujutis on halli kolmnurga kujul joonisel 1. See mõjutab raadiolainete levikut sagedusel , kuna see asub olulisel leviku alal, ja praktiliselt ei mõjuta raadiolainete levikut sagedusel . Optiliste raadiolainete (valguse) puhul on suurus väike, seega pole Maa pinna mõju valguse levikule praktikas tunda. Arvestades, et Maa pind on sfääriline, ei ole raske aru saada, et kauguse suurenedes , katab aluspind üha enam olulist levi piirkonda, blokeerides seega energia voolu punktist A punkti B — lugu lõppeb, ühendus droniga katkeb. Samamoodi mõjutavad ühendust ka muud objektid teel, nagu reljeefi ebaühtlus, hooned, mets jne.

Kaalume nüüd joonist 2, kus katkematu objekt katab täielikult raadiolainete olulise levi ala sagedusel , muutes selle sageduse peaaegu suhtluseks võimatuks. Samal ajal on võimalik side sagedusel see võimalus, sest osa energiast "üle hüppab" läbipaistmatud objektide kohal. Mida madalam on sagedus, seda kaugemale optilisest horisondist võib raadiolaine levitada, säilitades stabiilset ühendust UAV-iga.

Joon. 2. Raadiolainete leviku olulisuse katmine

Maa pinna mõju kommunikatsioonile sõltub samuti antennide kõrgusest ja . Mida kõrgemad on antennid, seda kaugemale saab A ja B punkte lahutada, ilma et objektid või aluspinna pinnad satuksid olulisse tsooni.

Objekti või aluspinna surudes olulisse tsooni, hakkab väljundpunkti B väljakutsetesse väljaulatuva tugevus värisema. [2], st. see, it will fluctuate between higher and lower average field intensity. This occurs due to the reflection of energy from the object. The reflected energy can combine at point B with the main energy in phase—resulting in an increase in field intensity—or out of phase—causing a decrease in field intensity (which can be quite significant). It is essential to keep this effect in mind to understand the specifics of the connection with the UAV. The loss of connection with the UAV at a certain range may be caused by a local drop in field intensity due to oscillations; that is, if you fly a little further, the connection may be restored. The final loss of connection will happen only after a complete blockage of a significant area by objects or the underlying surface. Methods for addressing the consequences of field intensity oscillations will be proposed further.

Formulas for calculating the attenuation multiplier when propagating radio waves over a smooth surface of the Earth are quite complex, especially for distances , exceeding the range of the optical horizon [2]. Seetõttu kasutame edaspidi probleemi arutelus autori loodud tarkvarakomplekti matemaatilist modelleerimist. Vaatleme tüüpilist ülesannet videote edastamiseks UAV (mehitamata õhusõiduk) poolt andmesidemodemi 3D Link abil. [11] Geoskanilt. Algandmed on järgmised.

1. Antenni kõrgus NS (vastuvõtja) puhul: 5 m.
2. UAV lendamise kõrgus: 1000 m.
3. Raadioliini sagedus: 2.45 GHz.
4. Antenni võimendustegur NS: 17 dB.
5. Antenni võimendustegur UAV: 3 dB.
6. Edastaja võimsus: +25 dBm (300 mW).
7. Video kanalite kiirus: 4 Mbit/s.
8. Vastuvõtja tundlikkus videokanalis: −100.4 dBm (12 MHz sagedusvahemikus, mida signaal hõivab).
9. Aluspind: kuiv pinnas.
10. Polaarimine: vertikaalne.

Otsese optilise nähtavuse kaugus nende algandmete puhul on 128.8 km. Signaali võimsuse tulemused modemi vastuvõtja sisendil dBm-des on esitatud joonisel 3.

Joonis 3. Signaali võimsus modemi 3D Link vastuvõtja sisendis. [11]

Joonisel 3 näidatud sinine käyr on võimsus, mis jõuab NS vastuvõtjasse, samas kui punane sirge joon näitab selle vastuvõtja tundlikkust. X-teljel on näidatud kaugus kilomeetrites, Y-teljel on näidatud võimsus dBm-des. Neil kauguspunktidel, kus sinine käyr asub punase joone kohal, on video edastamine UAV-lt võimalik, vastasel juhul ühendust ei toimu. Graafikust on näha, et vibratsioonide tõttu katkenud ühendus toimub vahemikus 35.5–35.9 km ja hiljem vahemikus 55.3–58.6 km. Lõplik ühenduse katkemine toimub aga palju kaugemal — pärast 110.8 km lennu kaugust.

Nagu eelnevalt mainitud, tekivad välja tugevuse lüngad, kuna NS-antennile saabuv otse- ja maapinnalt peegeldunud signaal annavad vastupidist faasi. Lünkade tõttu NS-il ühenduse katkemist on võimalik vältida, kui täita 2 tingimust.

1. Kasutada NS-is modemit, millel on vähemalt kaks vastuvõtukanalit (RX diversity), näiteks 3D Link. [11].
2. Paigaldada vastuvõtjad NS mastile erinevale kõrgusele.

Vastuvõtuaero kõrguste vahe peab olema selline, et teatud kohtades esinevad väljundite intensiivsuse langused ühe antenni asukoha juures kompenseeritakse teise antenni asukoha ülitundlikkuse tasemega. Joonisel 4 on esitatud selle lähenemise tulemus, kui üks antenn asub kõrgusel 5 m (sinine katkendlik joon) ja teine kõrgusel 4 m (sinine katkestatud joon).

Joonis 4. Signaali võimsus kahe 3D Link modemi vastuvõtja sisendites, kui antennid on paigutatud erinevale kõrgusele.

Joonist 4 on selgesti näha, kui viljakas on see meetod. Tõepoolest, kogu drooni lennu kauguse ulatuses, kuni 110,8 km kaugusele, ületab signaal vähemalt ühe vastuvõtja sisendis tundlikkuse taset, st pardal olev video ei katke kogu lennu vältel.

Sihtmeetod aitab siiski parandada BLA→NS raadioliini usaldusväärsust, kuna NS-il on võimalus paigutada antennid erinevatele kõrgustele. Antennide kõrguseline hajutamine 1 m ulatuses BLA-l ei ole võimalik. NS→BLA raadioliini usaldusväärsuse tõstmiseks võib kasutada järgmisi lähenemisviise.

1. Saada NS-i saatja signaal sellesse antenni, mis võtab vastu BLA-st tugevama signaali.
2. Kasutada ruumilis-aegseid koode, näiteks Alamouti koodi. [12].
3. Rakendada antenni suunamise tehnoloogiat (beamforming) koos võimekusega juhtida signaali tugevust, mis suunatakse igasse antenni.

Esimene meetod on suhtes BLA-ga suhtlemise jaoks peaaegu optimaalne. See on lihtne ja kõik saatja energia suunatakse soovitud suunas — optimaalselt paigutatud antenni. Näiteks 50 km kaugusel (vt joonis 4) saadetakse saatja signaal 5-meetrise kõrgusele paigaldatud antenni, ja 60 km kaugusel — 4-meetrise kõrgusele paigaldatud antenni. Just seda meetodit kasutatakse 3D Link modemis. [11]. Teine meetod ei kasuta eeldatavaid andmeid BLA→NS sidekanali oleku kohta (antennide väljunditel vastuvõetavate signaalide tasemed), seetõttu jagab see saatja energiat võrdselt kahe antenni vahel, mis põhjustab vältimatult energiakaotusi, kuna üks antenn võib asuda väljakutsuva välja nõrgduskoha. Kolmas meetod on side kvaliteedi osas ekvivalentne esimesele, kuid palju keerulisem elluviida.

Jätkame küsimust raadiolaine sageduse mõju kohta BLA vahelisele sideulatuses, arvestades aluspinna mõju. Ülal on näidatud, et sageduse tõstmine on kasulik, kuna fikseeritud antennide mõõtmete korral pikendab see sideulatust. Siiski ei ole arutatud sõltuvuse küsimust sagedusest. Järelikult on kahe sama pinna ja erinevatel sagedustel töötamiseks projekteeritud antenni võimenduskordaja suhe (3) , võrdsed ja 2450 MHz;
(6)

Kuna 915 MHz annab 7.2 (8.5 dB). Nii see tegelikult ka juhtub. Võrdleme näiteks järgmiste Wireless Instruments tootja antennide parameetreid: WiBOX PA 0809-8V [13] (sagedus: 0.83–0.96 GHz; laiusnurk: 70°/70°; võimendus: 8 dBi);

• WiBOX PA 24-15 [14] (sagedus: 2.3–2.5 GHz; laiusnurk: 30°/30°; võimendus: 15 dBi).
• WiBOX PA 24-15 [14] (saged: 2.3–2.5 GHz; kiirus: 30°/30°; kasum: 15 dBi).

Antennide andmeid on mugav võrrelda, kuna need on valmistatud ühesugustes korpustes 27x27 cm, see tähendab, et neil on sama pindala. Täheldame, et antennide sagedusdioodide võimendus erineb 15−8=7 dB, mis on lähedane arvutatud väärtusele 8.5 dB. Antennide omadustest näeme ka, et antenni suunatus laius sagedusvahemikus 2.3–2.5 GHz (30°/30°) on rohkem kui kaks korda kitsam kui antenni laius sagedusvahemikus 0.83–0.96 GHz (70°/70°), see tähendab, et võimendus antennide puhul sama suuruse korral tõuseb tõepoolest suunatud omaduste paranemise tõttu. Arvestades, et kommunikatiivses reas kasutatakse kahte antenni, on suhe 2∙8.5=17 dB. Seega, sama suuruse antennide puhul on 2450 MHz sagedusel raadioliini energiaeelarve suurem 17 dB võrreldes 915 MHz sageduse eelarvega. Arvestuses võime samuti arvestada, et BLA-l kasutatakse tavaliselt antenne, mille suurus ei ole nii kriitiline kui arutatud paneelantennide NС puhul. Seetõttu võtame BLA antenni võimankoodid arvesse sagedustel 915 MHz. Arvutustes arvesse võttes tuleb arvestada, et õhusõidukitel kasutatakse tavaliselt antenne, mille mõõtmed ei ole nii kriitilised kui vaadeldud paneelantenne. Seetõttu võtame õhusõidukite antennide kasumikoefitsiendid arvesse tehtud sageduste jaoks. ja võrdsete. See tähendab, et energiabudjetite erinevus joonte vahel on 8,5 dB, mitte 17 dB. Arvutuste tulemused, mis on tehtud nende algandmete ja antenni kõrguse HС 5 m järgi, on esitatud joonisel 5.

Joonis 5. Signaali tugevus vastuvõtjas raadioliinide jaoks, mis töötavad sagedustel 915 ja 2450 MHz

Jooniselt 5 on selgelt näha, et suhtlemise vahemaa suureneb töötavate sageduste suurendamisega ja sama antenni pinna puhul 96,3 km raadioliinide puhul sagedusel 915 MHz kuni 110,8 km liinide puhul sagedusel 2450 MHz. Kuid 915 MHz sagedusel töötav liin omab madalamat võnkesagedust. Madalamate võnkesageduste korral on vähem elektrivälja langusi, st väiksem tõenäosus, et side katkevad drooniga kogu lennu distantsil. Võimalik, et just see fakt selgitab subgigahertsise raadiolaine populaarsust droonide juhtimis- ja telemeetriaviidete vahel nagu kõige usaldusväärsemat. Samuti tagavad gigahertsise sagedusvahemiku raadioliinid suurema suhtlemise vahemaa, paremate suunatud antennide omaduste tõttu, kuna tehakse eespool kirjeldatud toimingute kompleks, et kaitsta elektrivälja võnkumiste eest.

Kuna vaadeldud joonisest 5 võib järeldada, et varjutsoonis (pärast tähist 128,8 km) on oluliseks helisageduse vähenemine. Tõepoolest, punktis umbes -120 dBm lõikuvad võimsuskõverad sagedustele. ja See tähendab, et parema tundlikkusega vastuvõtjate kasutamisel, kui tundlikkus on parem kui -120 dBm, tagab raadioside 915 MHz sagedusel suurema sideulatusse. Sel juhul tuleb siiski arvesse võtta lingi nõutavat läbilaskevõimet, kuna nii kõrge tundlikkuse korral oleks andmete edastamise kiirus väga madal. Näiteks 3D Link modem [11] kuigi tagab tundlikkuse kuni -122 dBm, on siiski kaksikkihina (mõlemas suunas) andmeedastuskiirus 23 kbit/s, mis on põhimõtteliselt piisav KTRLi side jaoks UAV-dega, kuid selgelt ebapiisav videote edastamiseks pardalt. Seega, subgigahertsiaalne sagedusvahemik omab tõepoolest väikest eelist gigahertsiaalsete sageduste ees KTRLi jaoks, kuid kaotab selgelt omadustes videoliinide korraldamisel.

Raadiolainete sagedust valides tuleb arvestada ka signaali nõrgenemist Maa atmosfääris. NS–BLA sideühenduste puhul põhjustab atmosfääris nõrgenemist gaasid, vihm, rahe, lumi, udu ja pilved. [2]Sagedustel alla 6 GHz võib gaasides esinevat nõrgenemist eirata. [2]Kõige tugevamat nõrgenemist täheldatakse intensiivsete vihmade ajal, eriti tugeva vihmana. Tabelis 1 on esitatud andmed [2] eri intensiivsusega vihmade raadiolainete nõrgenemise kohta [dB/km] sagedustel 3–6 GHz.

Tabel 1. Raadiolainete nõrgenemine [dB/km] eri intensiivsusega vihmade korral sageduse järgi.

Sagedus [GHz]
3 mm/tunnis (nõrk)
12 mm/tunnis (mõõdukas)
30 mm/tunnis (tugev)
70 mm/tunnis (vihm)

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

Tabelist 1 selgub, et näiteks sagedusel 3 GHz on vihmas kadumine umbes 0,0087 dB/km, mis 100 km ulatuses annab 0,87 dB kogusummas kadumise. Töö sageduse tõusuga raadioliinil suureneb kadumine vihmas järsult. Sagedusel 4 GHz on kadumine samal marsruudil juba 9,1 dB, ning sagedustel 5 ja 6 GHz vastavalt 28 ja 57 dB. Sel juhul eeldatakse siiski, et vihm etteantud intensiivsusega esineb kogu marsruudi ulatuses, mis praktikas harva juhtub. Siiski, kui kasutada BLA-d piirkondades, kus esinevad sageli kõrge intensiivsusega vihmad, on soovitatav valida raadioliini töö sagedus alla 3 GHz.

Kirjandus

1. Smorodinov A.A. Kuidas valida lairibamoodulit droonile (BLA). Habr. 2019.
2. Kalinin A.I., Cherenkova E.L. Raadiolainete levik ja raadioliinide töö. Side. Moskva. 1971.
3. Microhard.
4. Pico Digital Data Link pDDL2450 spetsifikatsioon.
5. Picoradio OEM spetsifikatsioon.
6. Insenerikatse aruanne. Pico 2.4GHz 1W digitaalse andmeedastuse moodul.
7. FCC ID.
8. C.A. Balanis. Antenniteooria. Analüüs ja disain. Neljas väljaanne. John Wiley & Sons. 2016.
9. Antennivõimendus. Artikkel Vikipeedias.
10. Kiireus. Artikkel Vikipeedias.
11. Digitaalne dupleksraadiomoodul 3D Link.
12. S.M. Alamouti. «Lihtne edastamise mitmekesisuse tehnika traadita side jaoks». IEEE Journal on Selected Areas in Communications. 16 (8): 1451–1458.
13. PTP Klient Antenn WiBOX PA 0809-8V.
14. PTP Klient Antenn WiBOX PA 24-15.

Allikas: habr.com