Il compito di aumentare il raggio di comunicazione con un veicolo aereo senza pilota (UAV) rimane rilevante. In questo articolo vengono illustrati i metodi per migliorare questo parametro. L'articolo è stato scritto per sviluppatori e operatori di UAV ed è la continuazione di una serie di articoli sulla comunicazione con gli UAV (per l'inizio della serie, vedere .
Ciò che influenza il raggio di comunicazione
La portata della comunicazione dipende dal modem utilizzato, dalle antenne, dai cavi dell'antenna, dalle condizioni di propagazione delle onde radio, dalle interferenze esterne e da altri motivi. Per determinare il grado di influenza di un particolare parametro sul raggio di comunicazione, considerare l'equazione del raggio
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dove
— portata di comunicazione richiesta [metri];
— velocità della luce nel vuoto [m/sec];
— frequenza [Hz];
— potenza del trasmettitore del modem [dBm];
— guadagno dell'antenna del trasmettitore [dBi];
— perdite nel cavo dal modem all'antenna del trasmettitore [dB];
— guadagno dell'antenna del ricevitore [dBi];
— perdite nel cavo dal modem all'antenna del ricevitore [dB];
— sensibilità del ricevitore del modem [dBm];
— moltiplicatore di attenuazione, tenendo conto delle perdite aggiuntive dovute all’influenza della superficie terrestre, della vegetazione, dell’atmosfera e di altri fattori [dB].
Dall'equazione si può vedere che l'intervallo è determinato da:
- il modem utilizzato;
- frequenza del canale radio;
- antenne utilizzate;
- perdite nei cavi;
- influenza sulla propagazione delle onde radio dalla superficie terrestre, dalla vegetazione, dall'atmosfera, dagli edifici, ecc.
Successivamente, i parametri che influenzano l'intervallo vengono considerati separatamente.
Modem utilizzato
Il raggio di comunicazione dipende solo da due parametri del modem: potenza del trasmettitore e sensibilità del ricevitore , o meglio, dalla loro differenza: il bilancio energetico del modem
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Per aumentare il raggio di comunicazione, è necessario scegliere un modem di grande valore . Aumento a sua volta, è possibile aumentando o riducendo . Si dovrebbe dare la preferenza alla ricerca di modem con elevata sensibilità ( il più basso possibile), anziché aumentare la potenza del trasmettitore . Questo problema è discusso in dettaglio nel primo articolo. .
Oltre ai materiali Vale la pena tenere presente che alcuni produttori, come Microhard , indicare nelle specifiche di alcuni dispositivi non la media, ma la potenza di picco del trasmettitore, che è molte volte superiore alla media e che non può essere utilizzata per calcolare la portata, poiché ciò porterà la portata calcolata a superare notevolmente quella reale valore. Tali dispositivi includono, ad esempio, il popolare modulo pDDL2450 [,]. Questo fatto deriva direttamente dai risultati dei test eseguiti su questo dispositivo per ottenere la certificazione FCC (vedi pagina 58). I risultati dei test per i dispositivi wireless certificati FCC possono essere visualizzati sul sito Web FCC ID inserendo nella barra di ricerca l'ID FCC appropriato, che dovrebbe trovarsi sull'etichetta indicante il tipo di dispositivo. L'ID FCC del modulo pDDL2450 è NS916pDDL2450.
Frequenza del canale radio
Dall'equazione dell'intervallo Ne consegue chiaramente che minore è la frequenza operativa , maggiore è la portata della comunicazione . Ma non affrettiamoci alle conclusioni. Il fatto è che anche altri parametri inclusi nell'equazione dipendono dalla frequenza. Ad esempio, i guadagni dell'antenna и dipenderà dalla frequenza nel caso in cui le dimensioni massime delle antenne fisso, che è esattamente ciò che accade nella pratica. Guadagno dell'antenna , espresso in unità adimensionali (tempi), può essere espresso in termini di area fisica dell'antenna come segue
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dove — efficienza di apertura dell'antenna, ovvero il rapporto tra l'area effettiva dell'antenna e quella fisica (a seconda del modello dell'antenna) .
Di È subito chiaro che per un'area fissa dell'antenna il guadagno aumenta proporzionalmente al quadrato della frequenza. Sostituiamo в , avendo precedentemente riscritto utilizzando unità adimensionali per i guadagni dell'antenna , , perdite di cavo , e fattore di attenuazione , e anche utilizzando Watts per и invece di dBm. Poi
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dov'è il coefficiente è una costante per dimensioni fisse dell'antenna. Pertanto, in questa situazione, la portata della comunicazione è direttamente proporzionale alla frequenza, ovvero quanto più alta è la frequenza, tanto maggiore è la portata. Di uscita. Con dimensioni fisse delle antenne, l'aumento della frequenza del collegamento radio porta ad un aumento della portata di comunicazione migliorando le proprietà direzionali delle antenne. Bisogna però tenere presente che all'aumentare della frequenza aumenta anche l'attenuazione delle onde radio nell'atmosfera, causata da gas, pioggia, grandine, neve, nebbia e nuvole. . Inoltre, con l’aumentare della lunghezza del percorso, aumenta anche l’attenuazione nell’atmosfera. Per questo motivo, per ogni lunghezza del percorso e per le condizioni meteorologiche medie su di esso, esiste un certo valore massimo della frequenza portante, limitato dal livello ammissibile di attenuazione del segnale nell'atmosfera. Lasciamo la soluzione finale alla questione dell'influenza della frequenza di un canale radio sul raggio di comunicazione alla sezione in cui verrà considerata l'influenza della superficie terrestre e dell'atmosfera sulla propagazione delle onde radio.
antenne
Il raggio di comunicazione è determinato da un parametro dell'antenna come il guadagno (guadagno nella terminologia inglese), misurato in dBi. Il guadagno è un parametro composito importante perché tiene conto: (1) della capacità dell'antenna di focalizzare l'energia del trasmettitore verso il ricevitore rispetto ad un radiatore isotropo (da qui l'indice i in dBi); (2) perdite nell'antenna stessa [,]. Per aumentare la portata della comunicazione, è necessario selezionare le antenne con il valore di guadagno più alto possibile tra quelle adatte in termini di parametri di peso e dimensioni e di capacità del sistema di guida. La capacità di un'antenna di focalizzare l'energia non è data gratuitamente, ma solo aumentando le dimensioni (apertura) dell'antenna. Ad esempio, quanto più grande è l'antenna ricevente, tanto più ampia sarà l'area in cui potrà raccogliere l'energia da fornire all'ingresso del ricevitore, e maggiore è l'energia, tanto più forte sarà il segnale ricevuto, ovvero aumenterà la portata della comunicazione. Pertanto, è necessario prima decidere le dimensioni massime dell'antenna adeguate al problema da risolvere e limitare l'area di ricerca con questo parametro, quindi cercare un modello di antenna specifico, concentrandosi sul guadagno massimo. Il secondo parametro importante dell'antenna per la pratica è l'ampiezza del raggio [,], misurato in gradi angolari. Tipicamente, la larghezza del fascio è definita come l'angolo tra due direzioni spaziali dal centro dell'antenna in corrispondenza del quale il guadagno dell'antenna viene ridotto di 3 dB rispetto al massimo per quell'antenna. La larghezza del modello in azimut ed elevazione può variare notevolmente. Questo parametro è strettamente correlato alle dimensioni dell'antenna secondo la regola: dimensioni maggiori - larghezza del raggio minore. Questo parametro non è direttamente incluso nell'equazione della portata, ma è questo parametro che determina i requisiti per il sistema di guida dell'antenna della stazione di terra (GS) sull'UAV, poiché il GS, di regola, utilizza antenne altamente direzionali, almeno in Nei casi in cui la portata è massimizzata, la comunicazione con l'UAV è una priorità. Infatti, finché il sistema di tracciamento NS garantisce una precisione angolare nel puntamento dell'antenna verso l'UAV pari alla metà della larghezza del diagramma o meno, il livello del segnale ricevuto/emesso non scenderà al di sotto di 3 dB dal massimo. In nessun caso metà della larghezza del fascio dell'antenna selezionata deve essere inferiore all'errore angolare del sistema di puntamento dell'antenna NS in azimut o elevazione.
cavi
Per massimizzare la portata della comunicazione, è necessario utilizzare cavi con l'attenuazione lineare più bassa possibile (attenuazione del cavo o perdita del cavo). lavoro frequenza del collegamento radio NS-UAV. L'attenuazione lineare in un cavo è definita come il rapporto tra il segnale all'uscita di un segmento di cavo lungo 1 m (nel sistema metrico) e il segnale all'ingresso di un segmento di cavo, espresso in dB. Perdite nel cavo incluso nell'equazione dell'intervallo , vengono determinati moltiplicando l'attenuazione lineare per la lunghezza del cavo. Pertanto, per ottenere la massima portata di comunicazione possibile, è necessario utilizzare cavi con l'attenuazione lineare più bassa possibile e ridurre al minimo la lunghezza di questi cavi. Sulle NS le unità modem devono essere installate direttamente sul palo in prossimità delle antenne. Nel corpo dell'UAV, il modem dovrebbe essere posizionato il più vicino possibile alle antenne. Vale anche la pena controllare l'impedenza del cavo selezionato. Questo parametro si misura in Ohm ed è solitamente pari a 50 o 75 Ohm. L'impedenza del cavo, del connettore dell'antenna del modem e del connettore dell'antenna stessa deve essere uguale.
Impatto della superficie terrestre
In questa sezione esamineremo la propagazione delle onde radio su una superficie piana o marina. Questa situazione si verifica spesso nella pratica dell'utilizzo degli UAV. Monitoraggio UAV di condutture, linee elettriche, colture agricole, molte operazioni militari e speciali: tutto questo è ben descritto da questo modello. L'esperienza umana ci dipinge un quadro in cui la comunicazione tra gli oggetti è possibile se si trovano nel campo di visibilità ottica diretta l'uno dell'altro, altrimenti la comunicazione è impossibile. Tuttavia, le onde radio non appartengono alla gamma ottica, quindi la situazione con esse è leggermente diversa. A questo proposito, è utile che lo sviluppatore e l’operatore dell’UAV ricordino i seguenti due fatti.
1. La comunicazione nel raggio radio è possibile anche in assenza di visibilità diretta tra NS e UAV.
2. L'influenza della superficie sottostante sulla comunicazione con l'UAV si farà sentire anche quando non ci sono oggetti sulla linea ottica dell'NS-UAV.
Per comprendere le specificità della propagazione delle onde radio vicino alla superficie terrestre, è utile familiarizzare con il concetto di un'area significativa di propagazione delle onde radio . In assenza di oggetti in una zona significativa di propagazione delle onde radio, i calcoli della portata possono essere eseguiti utilizzando formule per lo spazio libero, ad es. в può essere preso uguale a 0. Se ci sono oggetti nella zona essenziale, ciò non può essere fatto. Nella fig. 1 nel punto A è presente un emettitore puntiforme posto in quota sopra la superficie della Terra, che emette energia elettromagnetica in tutte le direzioni con uguale intensità. Al punto B in quota è presente un ricevitore per la misurazione dell'intensità del campo. In questo modello, la regione essenziale della propagazione delle onde radio è un ellissoide con fuochi nei punti A e B.
Riso. 1. Area significativa di propagazione delle onde radio
Il raggio dell'ellissoide nella sua parte “più spessa” è determinato dall'espressione
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Di è chiaro che dipende dalla frequenza inversamente proporzionale, minore è , più “spesso” è l’ellissoide ( nella fig. 1). Inoltre, lo “spessore” dell'ellissoide aumenta con l'aumentare della distanza tra gli oggetti di comunicazione. Per le onde radio può avere un valore abbastanza impressionante, quindi quando 10 km Otteniamo 2.45 GHz 50÷60 mt.
Consideriamo ora l'oggetto opaco rappresentato dal triangolo grigio in Fig. 1. Influenzerà la propagazione delle onde radio con una frequenza , poiché si trova in una zona di propagazione significativa e non avrà praticamente alcun effetto sulla propagazione delle onde radio con una frequenza . Per le onde radio nel campo ottico (luce), il valore è piccolo, quindi l’influenza della superficie terrestre sulla propagazione della luce non si avverte nella pratica. Considerando che la superficie terrestre è una sfera, è facile capirlo all'aumentare della distanza , la superficie sottostante si sposterà sempre più nella zona di propagazione significativa, bloccando così il flusso di energia dal punto A al punto B - fine della storia, la comunicazione con l'UAV è interrotta. Altri oggetti sul percorso, come terreno irregolare, edifici, foreste, ecc., influenzeranno in modo simile le comunicazioni.
Diamo ora un'occhiata alla Fig. 2 in cui un oggetto opaco copre completamente un'area significativa di propagazione di un'onda radio con una frequenza , rendendo impossibile la comunicazione su questa frequenza. Allo stesso tempo, comunicazione sulla frequenza è possibile anche perché parte dell'energia “salta” sopra l'oggetto opaco. Più bassa è la frequenza, più oltre l'orizzonte ottico l'onda radio può propagarsi, mantenendo una comunicazione stabile con l'UAV.
Riso. 2. Coprire un'area significativa di propagazione delle onde radio
Il grado di influenza della superficie terrestre sulle comunicazioni dipende anche dall'altezza delle antenne и . Maggiore è l'altezza delle antenne, maggiore è la distanza alla quale i punti A e B possono essere allontanati senza che oggetti o la superficie sottostante cadano in un'area significativa.
Quando l'oggetto o la superficie sottostante si sposta in un'area significativa, l'intensità del campo nel punto B oscillerà , ovvero sarà maggiore o minore dell'intensità media del campo. Ciò si verifica a causa della riflessione dell'energia dall'oggetto. L'energia riflessa può essere aggiunta al punto B con l'energia principale in fase - quindi si verifica un aumento dell'intensità del campo, o in antifase - quindi si verifica un calo (e piuttosto profondo) dell'intensità del campo. È importante ricordare questo effetto per comprendere le specificità della comunicazione con gli UAV. La perdita di comunicazione con l'UAV ad una certa distanza può essere causata da una diminuzione locale dell'intensità del campo a causa delle oscillazioni, cioè se si vola per una distanza maggiore, la connessione può essere ripristinata. La perdita definitiva della comunicazione avverrà solo dopo che un'area significativa sarà completamente bloccata da oggetti o dalla superficie sottostante. Successivamente verranno proposti metodi per combattere le conseguenze delle oscillazioni dell'intensità del campo.
Formule per il calcolo del fattore di attenuazione Quando si propagano le onde radio sulla superficie liscia della Terra, esse sono piuttosto complesse, soprattutto per le distanze , eccedendo la portata dell'orizzonte ottico . Pertanto, nell'ulteriore considerazione del problema, ricorreremo alla modellazione matematica utilizzando l'insieme di programmi per computer dell'autore. Consideriamo un compito tipico di trasmissione video da un UAV a un NS utilizzando un modem 3D Link della società Geoscan. I dati iniziali sono i seguenti.
1. Altezza di montaggio dell'antenna NS: 5 m.
2. Altitudine di volo dell'UAV: 1000 m.
3. Frequenza del collegamento radio: 2.45 GHz.
4. Guadagno dell'antenna NS: 17 dB.
5. Guadagno dell'antenna UAV: 3 dB.
6. Potenza del trasmettitore: +25 dBm (300 mW).
7. Velocità del canale video: 4 Mbit/sec.
8. Sensibilità del ricevitore nel canale video: −100.4 dBm (per la banda di frequenza occupata da un segnale a 12 MHz).
9. Substrato: terreno asciutto.
10. Polarizzazione: verticale.
La distanza in linea di vista per questi dati iniziali sarà di 128.8 km. I risultati del calcolo sotto forma di potenza del segnale all'ingresso del modem ricevitore in dBm sono presentati in Fig. 3.
Riso. 3. Potenza del segnale all'ingresso del ricevitore modem 3D Link
La curva blu in Fig. 3 è la potenza del segnale all'ingresso del ricevitore NS, la linea retta rossa indica la sensibilità di questo ricevitore. L'asse X mostra l'autonomia in km e l'asse Y mostra la potenza in dBm. Nei punti di distanza in cui la curva blu si trova sopra quella rossa è possibile la ricezione video diretta dall'UAV, altrimenti non ci sarà comunicazione. Il grafico mostra che a causa delle oscillazioni, si verificherà una perdita di comunicazione nel raggio di 35.5–35.9 km e ulteriormente nel raggio di 55.3–58.6 km. In questo caso, la disconnessione finale avverrà molto più lontano, dopo 110.8 km di volo.
Come accennato in precedenza, i cali nell’intensità del campo si verificano a causa dell’aggiunta in antifase nella posizione dell’antenna NS del segnale diretto e del segnale riflesso dalla superficie terrestre. È possibile eliminare la perdita di comunicazione sull'NS dovuta a guasti soddisfacendo 2 condizioni.
1. Utilizzare sull'NS un modem con almeno due canali di ricezione (RX Diversity), ad esempio 3D Link .
2. Posizionare le antenne riceventi sull'albero NS diverso altezza.
La spaziatura delle altezze delle antenne riceventi deve essere fatta in modo tale che i cali di intensità di campo nella posizione di un'antenna siano compensati da livelli superiori alla sensibilità del ricevitore nella posizione dell'altra antenna. Nella fig. La Figura 4 mostra il risultato di questo approccio nel caso in cui un'antenna NS sia posizionata ad un'altezza di 5 m (curva continua blu) e l'altra ad un'altezza di 4 m (curva tratteggiata blu).
Riso. 4. Potenza del segnale agli ingressi di due ricevitori modem 3D Link provenienti da antenne poste a diverse altezze
Dalla fig. La Figura 4 mostra chiaramente la fruttuosità di questo metodo. Infatti, per tutta la distanza di volo dell'UAV, fino a una distanza di 110.8 km, il segnale all'ingresso di almeno un ricevitore NS supera il livello di sensibilità, ovvero il video dalla scheda non verrà interrotto per tutta la distanza di volo. .
Il metodo proposto, tuttavia, contribuisce ad aumentare l'affidabilità del solo collegamento radio UAV→NS, poiché la possibilità di installare antenne a diverse altezze è disponibile solo sul NS. Non è possibile garantire una separazione in altezza delle antenne di 1 m su un UAV. Per aumentare l’affidabilità del collegamento radio NS→UAV è possibile utilizzare i seguenti approcci.
1. Alimentare il segnale del trasmettitore NS all'antenna che riceve un segnale più potente dall'UAV.
2. Utilizzare codici spazio-temporali, come il codice Alamouti .
3. Utilizzare la tecnologia di beamforming dell'antenna con la capacità di controllare la potenza del segnale inviata a ciascuna antenna.
Il primo metodo è quasi ottimale nel problema della comunicazione con un UAV. È semplice e tutta l'energia del trasmettitore viene diretta nella giusta direzione: verso un'antenna posizionata in modo ottimale. Ad esempio, a una distanza di 50 km (vedere Fig. 4), il segnale del trasmettitore viene inviato a un'antenna sospesa a 5 metri e a una distanza di 60 km a un'antenna sospesa a 4 metri. Questo è il metodo utilizzato nel modem 3D Link . Il secondo metodo non utilizza dati a priori sullo stato del canale di comunicazione UAV→NS (livelli dei segnali ricevuti alle uscite dell'antenna), quindi divide equamente l'energia del trasmettitore tra due antenne, il che porta inevitabilmente a perdite di energia, poiché una delle antenne potrebbe trovarsi in un foro di intensità di campo. Il terzo metodo è equivalente al primo in termini di qualità della comunicazione, ma è molto più difficile da implementare.
Consideriamo ulteriormente la questione dell'influenza della frequenza delle onde radio sul raggio di comunicazione con l'UAV, tenendo conto dell'influenza della superficie sottostante. Sopra è stato dimostrato che l'aumento della frequenza è vantaggioso, perché con dimensioni fisse delle antenne ciò porta ad un aumento della portata di comunicazione. Tuttavia, la questione della dipendenza la frequenza non è stata considerata. Da ne consegue che il rapporto tra i guadagni delle antenne è uguale in area e progettato per funzionare a frequenze и , è uguale a
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per 2450 MHz; Otteniamo 915 MHz 7.2 (8.5 dB). Questo è più o meno ciò che accade nella pratica. Confrontiamo, ad esempio, i parametri delle seguenti antenne di Wireless Instruments:
- WiBOX PA 0809-8V [13] (frequenza: 0.83–0.96 GHz; larghezza del fascio: 70°/70°; guadagno: 8 dBi);
- WiBOX PA 24-15 [14] (frequenza: 2.3–2.5 GHz; larghezza del fascio: 30°/30°; guadagno: 15 dBi).
È conveniente confrontare queste antenne perché sono realizzate negli stessi alloggiamenti da 27x27 cm, cioè hanno la stessa area. Si noti che il guadagno dell'antenna differisce di 15−8=7 dB, che è vicino al valore calcolato di 8.5 dB. Dalle caratteristiche delle antenne risulta inoltre chiaro che la larghezza del diagramma dell'antenna per la gamma 2.3–2.5 GHz (30°/30°) è più del doppio della larghezza della configurazione dell'antenna per la gamma 0.83–0.96 GHz (70°/70°), cioè il guadagno di antenne con le stesse dimensioni aumenta effettivamente a causa del miglioramento delle proprietà direzionali. Tenendo conto del fatto che nella linea di comunicazione vengono utilizzate 2 antenne, il rapporto sarà 2∙8.5=17 dB. Quindi, a parità di dimensioni dell'antenna, il bilancio energetico di un collegamento radio con una frequenza 2450 MHz saranno 17 dB in più rispetto al budget di linea con la frequenza 915 MHz. Nel calcolo, teniamo conto anche del fatto che gli UAV, di regola, utilizzano antenne a stilo per le quali le dimensioni non sono così critiche come per le antenne a pannello NS considerate. Pertanto, accettiamo i guadagni dell'antenna UAV per le frequenze и pari. Quelli. la differenza nei bilanci energetici delle linee sarà di 8.5 dB e non di 17 dB. I risultati del calcolo eseguito per questi dati iniziali e l'altezza di 5 m dell'antenna NS sono mostrati in Fig. 5.
Riso. 5. Potenza del segnale all'ingresso del ricevitore per ponti radio operanti alle frequenze 915 e 2450 MHz
Dalla fig. 5 mostra chiaramente che la portata di comunicazione con l'aumento della frequenza operativa e della stessa area dell'antenna NS aumenta da 96.3 km per un collegamento radio con frequenza 915 MHz a 110.8 km per un collegamento con frequenza 2450 MHz . Tuttavia la linea a 915 MHz ha una frequenza di oscillazione inferiore. Meno oscillazioni significano meno cali nell’intensità del campo, cioè meno probabilità di interrompere la comunicazione con l’UAV sull’intera distanza di volo. Forse è questo fatto che determina la popolarità della gamma di onde radio sub-gigahertz per le linee di comunicazione di comando e telemetria con gli UAV come i più affidabili. Allo stesso tempo, quando si eseguono le azioni sopra descritte per proteggersi dalle oscillazioni dell'intensità del campo, i collegamenti radio nella gamma dei gigahertz forniscono una portata di comunicazione maggiore migliorando le proprietà direzionali delle antenne.
Dalla considerazione della Fig. 5 possiamo anche concludere che nella zona d'ombra (dopo la soglia dei 128.8 km) ha senso abbassare la frequenza operativa della linea di comunicazione. Infatti, in un punto di circa −120 dBm le curve di potenza per le frequenze и intersecare. Quelli. Quando si utilizzano ricevitori con una sensibilità migliore di −120 dBm, un collegamento radio ad una frequenza di 915 MHz fornirà un raggio di comunicazione più lungo. In questo caso occorre però tenere conto della larghezza di banda del collegamento necessaria, poiché per un valore di sensibilità così elevato, la velocità dell'informazione sarà molto bassa. Ad esempio, modem 3D Link Sebbene fornisca una sensibilità fino a −122 dBm, la velocità di trasmissione delle informazioni aggregate (in entrambe le direzioni) sarà di 23 kbit/sec, che, in linea di principio, è sufficiente per la comunicazione KTRL con un UAV, ma chiaramente non sufficiente per trasmettere video da un asse. Pertanto, la gamma sub-gigahertz ha effettivamente un leggero vantaggio rispetto alla gamma gigahertz per KTRL, ma perde chiaramente in termini di caratteristiche quando si organizzano le linee video.
Quando si sceglie la frequenza del collegamento radio bisogna tenere conto anche dell’attenuazione del segnale mentre si propaga nell’atmosfera terrestre. Per i collegamenti di comunicazione NS-UAV, l'attenuazione nell'atmosfera è causata da gas, pioggia, grandine, neve, nebbia e nuvole . Per frequenze operative dei collegamenti radio inferiori a 6 GHz, l'attenuazione nei gas può essere trascurata . L'indebolimento più grave si osserva in occasione delle piogge, soprattutto di forte intensità (rovesci). La tabella 1 mostra i dati mediante attenuazione lineare [dB/km] in piogge di diversa intensità per frequenze 3–6 GHz.
Tabella 1. Attenuazione lineare delle onde radio [dB/km] in piogge di diversa intensità a seconda della frequenza
Frequenza [GHz] 3 mm/ora (debole)
12 mm/ora (moderato)
30 mm/ora (forte)
70 mm/ora (pioggia)
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
Dal tavolo 1 ne consegue che, ad esempio, alla frequenza di 3 GHz, l'attenuazione sotto un acquazzone sarà di circa 0.0087 dB/km, che su un percorso di 100 km darà 0.87 dB di attenuazione totale. All'aumentare della frequenza operativa del collegamento radio, l'attenuazione in caso di pioggia aumenta notevolmente. Per una frequenza di 4 GHz, l'attenuazione in uno sciame sullo stesso percorso sarà già di 9.1 dB e alle frequenze di 5 e 6 GHz - 28 e 57 dB, rispettivamente. In questo caso però si presuppone che lungo tutto il percorso si verifichi pioggia con una determinata intensità, cosa che nella pratica accade raramente. Tuttavia, quando si utilizzano UAV in aree in cui sono frequenti piogge ad alta intensità, si consiglia di selezionare una frequenza operativa del collegamento radio inferiore a 3 GHz.
Letteratura
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Fonte: habr.com