Tugas meningkatkan jangkauan komunikasi dengan kendaraan udara tak berawak (UAV) tetap relevan. Artikel ini membahas metode untuk meningkatkan parameter ini. Artikel ini ditulis untuk pengembang dan operator UAV dan merupakan kelanjutan dari rangkaian artikel tentang komunikasi dengan UAV (untuk awal seri, lihat .
Apa yang mempengaruhi jangkauan komunikasi
Jangkauan komunikasi tergantung pada modem yang digunakan, antena, kabel antena, kondisi perambatan gelombang radio, interferensi eksternal dan beberapa alasan lainnya. Untuk menentukan tingkat pengaruh parameter tertentu pada jangkauan komunikasi, pertimbangkan persamaan jangkauan
(1)
dimana
— jangkauan komunikasi yang diperlukan [meter];
— kecepatan cahaya dalam ruang hampa [m/detik];
— frekuensi [Hz];
— daya pemancar modem [dBm];
— penguatan antena pemancar [dBi];
— rugi-rugi kabel dari modem ke antena pemancar [dB];
— penguatan antena penerima [dBi];
— rugi-rugi kabel dari modem ke antena penerima [dB];
— sensitivitas penerima modem [dBm];
— pengganda atenuasi, dengan memperhitungkan kerugian tambahan akibat pengaruh permukaan bumi, vegetasi, atmosfer, dan faktor lainnya [dB].
Dari persamaan tersebut terlihat bahwa rentang ditentukan oleh:
- modem yang digunakan;
- frekuensi saluran radio;
- antena yang digunakan;
- kerugian pada kabel;
- pengaruhnya terhadap rambat gelombang radio dari permukaan bumi, tumbuh-tumbuhan, atmosfer, bangunan, dll.
Selanjutnya, parameter yang mempengaruhi jangkauan dipertimbangkan secara terpisah.
Modem yang digunakan
Jangkauan komunikasi hanya bergantung pada dua parameter modem: daya pemancar dan sensitivitas penerima , atau lebih tepatnya, perbedaannya adalah anggaran energi modem
(2)
Untuk meningkatkan jangkauan komunikasi, perlu dipilih modem dengan nilai yang besar . Meningkatkan pada gilirannya, hal ini dimungkinkan dengan meningkat atau dengan mengurangi . Preferensi harus diberikan untuk mencari modem dengan sensitivitas tinggi ( serendah mungkin), daripada meningkatkan daya pemancar . Masalah ini dibahas secara rinci di artikel pertama. .
Selain bahan Perlu diingat bahwa beberapa produsen, seperti Microhard , tunjukkan dalam spesifikasi beberapa perangkat bukan rata-rata, tetapi daya puncak pemancar, yang beberapa kali lebih besar dari rata-rata dan yang tidak dapat digunakan untuk menghitung jangkauan, karena ini akan menyebabkan rentang yang dihitung jauh melebihi yang sebenarnya. nilai. Perangkat tersebut termasuk, misalnya, modul pDDL2450 yang populer [,]. Fakta ini langsung terlihat dari hasil pengujian perangkat yang dilakukan untuk mendapatkan sertifikasi FCC (lihat halaman 58). Hasil pengujian perangkat nirkabel bersertifikasi FCC dapat dilihat di situs web ID FCC dengan memasukkan ID FCC yang sesuai di bilah pencarian, yang seharusnya ada pada label yang menunjukkan jenis perangkat. ID FCC dari modul pDDL2450 adalah NS916pDDL2450.
Frekuensi saluran radio
Dari persamaan jangkauan Ini jelas berarti semakin rendah frekuensi operasinya , semakin besar jangkauan komunikasi . Tapi jangan terburu-buru mengambil kesimpulan. Faktanya adalah parameter lain yang termasuk dalam persamaan juga bergantung pada frekuensi. Misalnya penguatan antena и akan tergantung pada frekuensi jika dimensi antena maksimum tetap, dan itulah yang terjadi dalam praktiknya. Penguatan antena , dinyatakan dalam satuan tak berdimensi (kali), dapat dinyatakan dalam luas fisik antena sebagai berikut
(3)
dimana — efisiensi bukaan antena, yaitu rasio area efektif antena dengan area fisik (tergantung pada desain antena) .
Dari Jelas terlihat bahwa untuk area antena tetap, penguatan meningkat sebanding dengan kuadrat frekuensi. Mari kita gantikan в , setelah sebelumnya menulis ulang menggunakan unit tak berdimensi untuk penguatan antena , , kerugian kabel , dan faktor atenuasi , dan juga menggunakan Watt untuk и bukannya dBm. Kemudian
(4)
di mana koefisiennya adalah konstanta untuk dimensi antena tetap. Jadi, dalam situasi ini, jangkauan komunikasi berbanding lurus dengan frekuensi, yaitu semakin tinggi frekuensinya, semakin besar jangkauannya. Output. Dengan dimensi antena yang tetap, peningkatan frekuensi tautan radio akan meningkatkan jangkauan komunikasi dengan meningkatkan sifat arah antena. Namun perlu diingat bahwa seiring dengan meningkatnya frekuensi, redaman gelombang radio di atmosfer yang disebabkan oleh gas, hujan, hujan es, salju, kabut, dan awan juga meningkat. . Selain itu, dengan bertambahnya panjang jalur, redaman di atmosfer juga meningkat. Oleh karena itu, untuk setiap panjang jalur dan kondisi cuaca rata-rata di atasnya, terdapat nilai maksimum frekuensi pembawa tertentu, dibatasi oleh tingkat redaman sinyal yang diizinkan di atmosfer. Mari kita serahkan solusi akhir terhadap pertanyaan tentang pengaruh frekuensi saluran radio pada jangkauan komunikasi ke bagian yang akan membahas pengaruh permukaan bumi dan atmosfer terhadap perambatan gelombang radio.
Antena
Jangkauan komunikasi ditentukan oleh parameter antena seperti penguatan (keuntungan dalam terminologi bahasa Inggris), diukur dalam dBi. Gain merupakan parameter komposit yang penting karena memperhitungkan: (1) kemampuan antena untuk memfokuskan energi pemancar ke penerima dibandingkan dengan pemancar isotropik (isotropik, maka indeks i dalam dBi); (2) kerugian pada antena itu sendiri [,]. Untuk meningkatkan jangkauan komunikasi, Anda harus memilih antena dengan nilai penguatan setinggi mungkin dari antena yang sesuai dalam hal parameter berat dan ukuran serta kemampuan sistem panduan. Kemampuan suatu antena dalam memfokuskan energi tidak diberikan secara cuma-cuma, melainkan hanya dengan memperbesar dimensi (aperture) antena tersebut. Misalnya, semakin besar antena penerima, semakin besar area yang dapat mengumpulkan energi untuk disuplai ke input penerima, dan semakin banyak energi, semakin kuat sinyal yang diterima, yaitu jangkauan komunikasi meningkat. Oleh karena itu, pertama-tama Anda harus memutuskan dimensi antena maksimum yang sesuai dengan masalah yang dipecahkan dan membatasi area pencarian dengan parameter ini, lalu mencari model antena tertentu, dengan fokus pada penguatan maksimum. Parameter antena penting kedua untuk latihan adalah beamwidth [,], diukur dalam derajat sudut. Biasanya, lebar pancaran didefinisikan sebagai sudut antara dua arah spasial dari pusat antena di mana penguatan antena dikurangi sebesar 3 dB dari maksimum antena tersebut. Lebar pola azimuth dan elevasi bisa sangat bervariasi. Parameter ini erat kaitannya dengan dimensi antena menurut aturan: dimensi lebih besar - lebar pancaran lebih kecil. Parameter ini tidak secara langsung dimasukkan dalam persamaan jangkauan, tetapi parameter inilah yang menentukan persyaratan sistem panduan antena stasiun bumi (GS) pada UAV, karena GS biasanya menggunakan antena yang sangat terarah, setidaknya dalam kasus di mana jangkauan dimaksimalkan komunikasi dengan UAV adalah prioritas. Memang benar, selama sistem pelacakan NS memastikan akurasi sudut mengarahkan antena ke UAV sama dengan setengah lebar pola atau kurang, tingkat sinyal yang diterima/dipancarkan tidak akan turun di bawah 3 dB dari maksimum. Dalam keadaan apa pun, setengah lebar pancaran antena yang dipilih tidak boleh kurang dari kesalahan sudut sistem penunjuk antena NS dalam azimuth atau elevasi.
Kabel
Untuk memaksimalkan jangkauan komunikasi, Anda perlu menggunakan kabel dengan redaman linier serendah mungkin (redaman kabel atau kehilangan kabel) pada bekerja frekuensi tautan radio NS-UAV. Redaman linier pada kabel didefinisikan sebagai rasio sinyal pada keluaran segmen kabel 1 m (dalam sistem metrik) dengan sinyal pada masukan segmen kabel, dinyatakan dalam dB. Kerugian kabel termasuk dalam persamaan jangkauan , ditentukan dengan mengalikan redaman linier dengan panjang kabel. Oleh karena itu, untuk mendapatkan jangkauan komunikasi semaksimal mungkin, Anda perlu menggunakan kabel dengan redaman linier serendah mungkin dan meminimalkan panjang kabel tersebut. Di NS, unit modem harus dipasang langsung pada tiang di sebelah antena. Di dalam badan UAV, modem harus ditempatkan sedekat mungkin dengan antena. Anda juga perlu memeriksa impedansi kabel yang dipilih. Parameter ini diukur dalam Ohm dan biasanya sama dengan 50 atau 75 Ohm. Impedansi kabel, konektor antena modem dan konektor pada antena itu sendiri harus sama.
Dampak terhadap permukaan bumi
Pada bagian ini kita akan melihat perambatan gelombang radio di permukaan dataran atau laut. Situasi ini sering terjadi dalam praktik penggunaan UAV. Pemantauan UAV terhadap jaringan pipa, saluran listrik, tanaman pertanian, banyak operasi militer dan khusus - semua ini dijelaskan dengan baik oleh model ini. Pengalaman manusia memberi kita gambaran di mana komunikasi antar objek dimungkinkan jika mereka berada dalam bidang visibilitas optik langsung satu sama lain, jika tidak, komunikasi tidak mungkin dilakukan. Namun, gelombang radio tidak termasuk dalam jangkauan optik, sehingga situasinya agak berbeda. Dalam hal ini, ada baiknya bagi pengembang dan operator UAV untuk mengingat dua fakta berikut.
1. Komunikasi dalam jangkauan radio dimungkinkan meskipun tidak ada jarak pandang langsung antara NS dan UAV.
2. Pengaruh permukaan di bawahnya terhadap komunikasi dengan UAV akan terasa meskipun tidak ada objek pada jalur optik NS-UAV.
Untuk memahami secara spesifik perambatan gelombang radio di dekat permukaan bumi, ada baiknya Anda membiasakan diri dengan konsep luas perambatan gelombang radio yang signifikan. . Dengan tidak adanya objek apa pun di zona perambatan gelombang radio yang signifikan, perhitungan jangkauan dapat dilakukan dengan menggunakan rumus ruang bebas, yaitu. в dapat diambil sama dengan 0. Jika terdapat benda pada zona esensial, maka hal tersebut tidak dapat dilakukan. Pada Gambar. 1 di titik A terdapat titik emitor yang terletak di ketinggian di atas permukaan bumi, yang memancarkan energi elektromagnetik ke segala arah dengan intensitas yang sama. Di titik B pada ketinggian terdapat receiver untuk mengukur intensitas medan. Dalam model ini, wilayah penting perambatan gelombang radio adalah ellipsoid dengan fokus di titik A dan B.
Beras. 1. Area perambatan gelombang radio yang signifikan
Jari-jari ellipsoid pada bagian “paling tebal” ditentukan oleh persamaan
(5)
Dari sudah jelas itu tergantung pada frekuensi berbanding terbalik, semakin kecil , semakin “tebal” ellipsoidnya ( pada Gambar. 1). Selain itu, “ketebalan” ellipsoid meningkat seiring bertambahnya jarak antar objek komunikasi. Untuk gelombang radio dapat memiliki nilai yang cukup mengesankan, jadi kapan 10 km, Kami mendapatkan 2.45GHz 50 60 m.
Sekarang mari kita perhatikan objek buram yang digambarkan oleh segitiga abu-abu pada Gambar. 1. Akan mempengaruhi perambatan gelombang radio dengan suatu frekuensi , karena terletak di zona propagasi yang signifikan dan hampir tidak berpengaruh terhadap propagasi gelombang radio dengan frekuensi . Untuk gelombang radio dalam jangkauan optik (cahaya), nilainya kecil, sehingga pengaruh permukaan bumi terhadap perambatan cahaya tidak terasa dalam praktiknya. Mengingat permukaan bumi berbentuk bola, maka mudah untuk memahaminya seiring bertambahnya jarak , permukaan di bawahnya akan semakin berpindah ke zona propagasi signifikan, sehingga menghalangi aliran energi dari titik A ke titik B - akhir cerita, komunikasi dengan UAV terputus. Objek lain pada rute tersebut, seperti medan yang tidak rata, bangunan, hutan, dll., juga akan mempengaruhi komunikasi.
Sekarang mari kita lihat Gambar. 2 di mana suatu benda buram menutupi seluruh area perambatan gelombang radio dengan frekuensi yang signifikan , membuat komunikasi pada frekuensi ini menjadi tidak mungkin. Pada saat yang sama, komunikasi pada frekuensi juga dimungkinkan karena sebagian energi “melompat” di atas benda buram. Semakin rendah frekuensinya, semakin jauh melampaui cakrawala optik gelombang radio dapat merambat, menjaga kestabilan komunikasi dengan UAV.
Beras. 2. Meliputi wilayah perambatan gelombang radio yang signifikan
Tingkat pengaruh permukaan bumi terhadap komunikasi juga bergantung pada ketinggian antena и . Semakin besar ketinggian antena, semakin besar jarak titik A dan B dapat dipindahkan tanpa membiarkan benda atau permukaan di bawahnya jatuh ke area yang luas.
Ketika benda atau permukaan di bawahnya bergerak ke area yang luas, kuat medan di titik B akan berosilasi , yaitu akan lebih besar atau lebih kecil dari kekuatan medan rata-rata. Hal ini terjadi karena adanya pemantulan energi dari benda. Energi pantulan dapat ditambahkan di titik B dengan energi utama sefasa - kemudian terjadi kenaikan kuat medan, atau antifase - kemudian terjadi penurunan (dan cukup dalam) kuat medan. Penting untuk mengingat efek ini untuk memahami secara spesifik komunikasi dengan UAV. Hilangnya komunikasi dengan UAV pada jarak tertentu dapat disebabkan oleh penurunan kekuatan medan lokal akibat osilasi, yaitu jika Anda terbang lebih jauh, koneksi dapat dipulihkan. Hilangnya komunikasi terakhir akan terjadi hanya setelah area yang signifikan terhalang sepenuhnya oleh objek atau permukaan di bawahnya. Selanjutnya, metode akan diusulkan untuk mengatasi konsekuensi fluktuasi kekuatan medan.
Rumus untuk menghitung faktor atenuasi Perambatan gelombang radio di permukaan bumi yang halus cukup rumit, terutama dalam hal jarak , melebihi jangkauan cakrawala optik . Oleh karena itu, ketika mempertimbangkan masalah ini lebih lanjut, kami akan menggunakan pemodelan matematika menggunakan serangkaian program komputer yang dibuat oleh penulis. Mari kita pertimbangkan tugas umum mentransmisikan video dari UAV ke NS menggunakan modem 3D Link dari perusahaan Geoscan. Data awalnya adalah sebagai berikut.
1. Ketinggian pemasangan antena NS: 5 m.
2. Ketinggian penerbangan UAV: 1000 m.
3. Frekuensi tautan radio: 2.45 GHz.
4. Penguatan antena NS: 17 dB.
5. Penguatan antena UAV: 3 dB.
6. Daya pemancar: +25 dBm (300 mW).
7. Kecepatan saluran video: 4 Mbit/detik.
8. Sensitivitas penerima di saluran video: −100.4 dBm (untuk pita frekuensi yang ditempati oleh sinyal 12 MHz).
9. Substrat: tanah kering.
10. Polarisasi: vertikal.
Jarak pandang untuk data awal ini adalah 128.8 km. Hasil perhitungan berupa daya sinyal pada input penerima modem dalam satuan dBm disajikan pada Gambar. 3.
Beras. 3. Kekuatan sinyal pada input penerima modem 3D Link
Kurva biru pada Gambar. 3 adalah kekuatan sinyal pada input penerima NS, garis lurus merah menunjukkan sensitivitas penerima ini. Sumbu X menunjukkan jangkauan dalam km, dan sumbu Y menunjukkan daya dalam dBm. Pada titik jangkauan di mana kurva biru terletak di atas kurva merah, penerimaan video langsung dari UAV dimungkinkan, jika tidak, komunikasi tidak akan terjadi. Grafik menunjukkan bahwa akibat osilasi, kehilangan komunikasi akan terjadi pada kisaran 35.5–35.9 km dan selanjutnya pada kisaran 55.3–58.6 km. Dalam hal ini, pemutusan akhir akan terjadi lebih jauh - setelah penerbangan 110.8 km.
Seperti disebutkan di atas, penurunan kekuatan medan timbul karena penambahan antifase pada lokasi antena NS sinyal langsung dan sinyal yang dipantulkan dari permukaan bumi. Hilangnya komunikasi di NS karena kegagalan dapat dihilangkan dengan memenuhi 2 syarat.
1. Gunakan modem di NS dengan minimal dua saluran penerimaan (RX diversity), misalnya 3D Link .
2. Tempatkan antena penerima pada tiang NS berbeda tinggi.
Jarak ketinggian antena penerima harus dibuat sedemikian rupa sehingga penurunan kekuatan medan di lokasi satu antena dikompensasi oleh tingkat yang lebih tinggi daripada sensitivitas penerima di lokasi antena lainnya. Pada Gambar. Gambar 4 menunjukkan hasil pendekatan ini untuk kasus di mana satu antena NS ditempatkan pada ketinggian 5 m (kurva padat berwarna biru), dan antena lainnya pada ketinggian 4 m (kurva titik-titik biru).
Beras. 4. Kekuatan sinyal pada input dua penerima modem 3D Link dari antena yang terletak pada ketinggian berbeda
Dari Gambar. Gambar 4 dengan jelas menunjukkan keberhasilan metode ini. Memang, sepanjang jarak penerbangan UAV, hingga jangkauan 110.8 km, sinyal pada input setidaknya satu penerima NS melebihi tingkat sensitivitas, yaitu, video dari papan tidak akan terganggu sepanjang penerbangan. jarak.
Namun, metode yang diusulkan membantu meningkatkan keandalan tautan radio UAV→NS saja, karena kemampuan memasang antena pada ketinggian berbeda hanya tersedia di NS. Tidak mungkin memastikan pemisahan ketinggian antena 1 m pada UAV. Untuk meningkatkan keandalan tautan radio NS→UAV, pendekatan berikut dapat digunakan.
1. Umpankan sinyal pemancar NS ke antena yang menerima sinyal lebih kuat dari UAV.
2. Gunakan kode ruang-waktu, misalnya kode Alamouti .
3. Menggunakan teknologi antena beamforming dengan kemampuan mengontrol kekuatan sinyal yang dikirim ke setiap antena.
Metode pertama mendekati optimal dalam masalah komunikasi dengan UAV. Sederhana dan di dalamnya semua energi pemancar diarahkan ke arah yang benar - ke antena yang ditempatkan secara optimal. Misalnya, pada jarak 50 km (lihat Gambar 4), sinyal pemancar diumpankan ke antena yang digantung pada jarak 5 meter, dan pada jarak 60 km - ke antena yang digantung pada jarak 4 meter. Ini adalah metode yang digunakan pada modem 3D Link . Metode kedua tidak menggunakan data apriori tentang keadaan saluran komunikasi UAV→NS (tingkat sinyal yang diterima pada keluaran antena), sehingga metode ini membagi energi pemancar secara merata antara dua antena, yang pasti menyebabkan hilangnya energi, karena satu antena mungkin berada dalam kekuatan medan lubang. Cara ketiga setara dengan cara pertama dalam hal kualitas komunikasi, namun jauh lebih sulit diterapkan.
Mari kita pertimbangkan lebih jauh pengaruh frekuensi gelombang radio pada jangkauan komunikasi dengan UAV, dengan mempertimbangkan pengaruh permukaan di bawahnya. Telah ditunjukkan di atas bahwa peningkatan frekuensi bermanfaat, karena dengan dimensi antena yang tetap, hal ini menyebabkan peningkatan jangkauan komunikasi. Namun, pertanyaan tentang ketergantungan frekuensi tidak dipertimbangkan. Dari maka rasio penguatan antena sama luasnya dan dirancang untuk beroperasi pada frekuensi и , sama dengan
(6)
Untuk 2450MHz; Kami mendapatkan 915MHz 7.2 (8.5 dB). Kira-kira inilah yang terjadi dalam praktiknya. Mari kita bandingkan, misalnya, parameter antena berikut dari Instrumen Nirkabel:
- WiBOX PA 0809-8V [13] (frekuensi: 0.83–0.96 GHz; lebar pancaran: 70°/70°; penguatan: 8 dBi);
- WiBOX PA 24-15 [14] (frekuensi: 2.3–2.5 GHz; lebar pancaran: 30°/30°; penguatan: 15 dBi).
Lebih mudah untuk membandingkan antena-antena ini, karena dibuat dalam wadah yang sama berukuran 27x27 cm, yaitu memiliki luas yang sama. Perhatikan bahwa penguatan antena berbeda sebesar 15−8=7 dB, yang mendekati nilai perhitungan sebesar 8.5 dB. Dari karakteristik antena juga jelas bahwa lebar pola antena untuk rentang 2.3–2.5 GHz (30°/30°) dua kali lebih sempit dibandingkan lebar pola antena untuk rentang 0.83–0.96 GHz (70°/70°), yaitu penguatan antena dengan dimensi yang sama sebenarnya meningkat karena peningkatan sifat arah. Mengingat fakta bahwa 2 antena digunakan dalam jalur komunikasi, rasionya akan menjadi 2∙8.5=17 dB. Jadi, dengan dimensi antena yang sama, anggaran energi suatu link radio dengan frekuensi 2450 MHz akan menjadi 17 dB lebih besar dari anggaran saluran dengan frekuensi 915MHz. Dalam perhitungannya, kami juga memperhitungkan fakta bahwa UAV, pada umumnya, menggunakan antena cambuk yang dimensinya tidak sepenting antena panel NS yang dipertimbangkan. Oleh karena itu, kami menerima penguatan antena UAV untuk frekuensi и setara. Itu. perbedaan anggaran energi saluran akan menjadi 8.5 dB, bukan 17 dB. Hasil perhitungan yang dilakukan untuk data awal ini dan tinggi antena NS 5 m ditunjukkan pada Gambar. 5.
Beras. 5. Kekuatan sinyal pada input penerima untuk radio link yang beroperasi pada frekuensi 915 dan 2450 MHz
Dari Gambar. Gambar 5 dengan jelas menunjukkan bahwa jangkauan komunikasi dengan peningkatan frekuensi operasi dan luas antena NS yang sama meningkat dari 96.3 km untuk radio link dengan frekuensi 915 MHz menjadi 110.8 km untuk link dengan frekuensi 2450 MHz . Namun saluran pada 915 MHz memiliki frekuensi osilasi yang lebih rendah. Lebih sedikit osilasi berarti lebih sedikit penurunan kekuatan medan, yaitu, lebih sedikit kemungkinan mengganggu komunikasi dengan UAV di seluruh jarak penerbangan. Mungkin fakta inilah yang menentukan popularitas jangkauan gelombang radio sub-gigahertz untuk jalur komunikasi komando dan telemetri dengan UAV sebagai yang paling dapat diandalkan. Pada saat yang sama, ketika melakukan serangkaian tindakan yang dijelaskan di atas untuk melindungi dari fluktuasi kekuatan medan, tautan radio dalam rentang gigahertz memberikan jangkauan komunikasi yang lebih luas dengan meningkatkan sifat arah antena.
Dari pertimbangan Gambar. 5 kita juga dapat menyimpulkan bahwa di zona bayangan (setelah tanda 128.8 km) menurunkan frekuensi pengoperasian jalur komunikasi adalah masuk akal. Memang benar, pada titik sekitar −120 dBm, kurva daya untuk frekuensi и memotong. Itu. Saat menggunakan penerima dengan sensitivitas lebih baik dari −120 dBm, tautan radio pada frekuensi 915 MHz akan memberikan jangkauan komunikasi yang lebih panjang. Namun dalam kasus ini, bandwidth tautan yang diperlukan harus diperhitungkan untuk nilai sensitivitas setinggi itu, kecepatan informasinya akan sangat rendah. Misalnya modem 3D Link Meskipun memberikan sensitivitas hingga −122 dBm, kecepatan transmisi informasi agregat (di kedua arah) akan menjadi 23 kbit/detik, yang pada prinsipnya cukup untuk komunikasi KTRL dengan UAV, tetapi jelas tidak cukup untuk mentransmisikan video dari awal. papan. Jadi, rentang sub-gigahertz memang memiliki sedikit keunggulan dibandingkan rentang gigahertz untuk KTRL, tetapi jelas kehilangan karakteristiknya saat mengatur saluran video.
Saat memilih frekuensi radio link, Anda juga harus memperhitungkan redaman sinyal saat merambat melalui atmosfer bumi. Untuk jalur komunikasi NS-UAV, redaman di atmosfer disebabkan oleh gas, hujan, hujan es, salju, kabut, dan awan. . Untuk frekuensi pengoperasian sambungan radio kurang dari 6 GHz, redaman gas dapat diabaikan . Pelemahan paling parah terjadi pada hujan, terutama yang berintensitas tinggi (hujan). Tabel 1 menunjukkan datanya dengan redaman linier [dB/km] pada hujan dengan intensitas berbeda untuk frekuensi 3–6 GHz.
Tabel 1. Redaman linier gelombang radio [dB/km] pada hujan dengan intensitas berbeda tergantung frekuensi
Frekuensi [GHz]
3 mm/jam (lemah)
12 mm/jam (sedang)
30 mm/jam (kuat)
70 mm/jam (hujan)
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
Dari meja 1 maka, misalnya, pada frekuensi 3 GHz, redaman saat hujan akan menjadi sekitar 0.0087 dB/km, yang pada jalur 100 km akan menghasilkan redaman total sebesar 0.87 dB. Ketika frekuensi operasi tautan radio meningkat, redaman saat hujan meningkat tajam. Untuk frekuensi 4 GHz, redaman pancuran di jalur yang sama sudah menjadi 9.1 dB, dan pada frekuensi 5 dan 6 GHz - masing-masing 28 dan 57 dB. Namun dalam kasus ini, diasumsikan bahwa hujan dengan intensitas tertentu terjadi di sepanjang rute, hal ini jarang terjadi dalam praktiknya. Namun, bila menggunakan UAV di daerah yang sering terjadi hujan dengan intensitas tinggi, disarankan untuk memilih frekuensi pengoperasian tautan radio di bawah 3 GHz.
Literatur
1. Smorodinov A.A. Habr. 2019.
2. Kalinin A.I., Cherenkova E.L. Perambatan gelombang radio dan pengoperasian tautan radio. Koneksi. Moskow. 1971.
3.
4.
5.
6.
7.
8. CA. Balanis. Teori antena. Analisis dan desain. Edisi keempat. John Wiley & Putra. 2016.
9. artikel Wikipedia.
10. artikel Wikipedia.
11.
12. S.M. Alamouti. "Teknik keragaman transmisi sederhana untuk komunikasi nirkabel." Jurnal IEEE tentang Bidang Terpilih dalam Komunikasi. 16(8):1451–1458.
13.
14.
Sumber: www.habr.com