Il compito di aumentare la distanza di comunicazione con un velivolo a pilotaggio remoto (droni) rimane attuale. Questo articolo esamina i metodi per migliorare questo parametro. L'articolo è destinato a sviluppatori e operatori di droni e rappresenta un seguito di una serie di articoli sulla comunicazione con i droni (inizio della serie vedi in .
Cosa influisce sulla distanza di comunicazione
La distanza di comunicazione dipende dal modem utilizzato, dalle antenne, dai cavi delle antenne, dalle condizioni di propagazione delle onde radio, dalle interferenze esterne e da alcune altre cause. Per determinare il grado di influenza di ciascun parametro sulla distanza di comunicazione, consideriamo l'equazione della distanza
(1)
dove
— distanza di comunicazione cercata [metri];
— velocità della luce nel vuoto [m/sec];
— frequenza [Hz];
— potenza del trasmettitore del modem [dBm];
— guadagno dell'antenna trasmittente [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];
— fattore di attenuazione che tiene conto delle perdite aggiuntive dovute all'influenza della superficie della Terra, della vegetazione, dell'atmosfera e di altri fattori [dB].
Dall'equazione si vede che la distanza è determinata da:
- modem utilizzato;
- frequenza del canale radio;
- antenne utilizzate;
- perdite nei cavi;
- influenza della superficie della Terra, della vegetazione, dell'atmosfera, degli edifici, ecc. sulla propagazione delle onde radio.
Successivamente, i parametri che influenzano la distanza vengono esaminati uno per uno.
Modem utilizzato
La distanza di comunicazione dipende solo da due parametri del modem: la potenza del trasmettitore 
e la sensibilità del ricevitore 
, o meglio dalla loro differenza: il budget energetico del modem.
(2)
Per aumentare la distanza di comunicazione è necessario scegliere un modem con un valore maggiore. 
Aumentare 
può essere fatto aumentando 
o riducendo 
. Si dovrebbe preferire la ricerca di modem con alta sensibilità (
il più basso possibile), piuttosto che aumentare la potenza del trasmettitore. 
Questo problema è stato esaminato in dettaglio nel primo articolo. .
In aggiunta ai materiali vale la pena considerare che alcuni produttori, come Microhard , nelle specifiche di alcuni dispositivi viene indicata non la potenza media, ma la potenza di picco del trasmettitore, che è molte volte superiore a quella media e non può essere utilizzata per calcolare la portata, poiché ciò porterebbe a un forte sovrastimare la portata calcolata rispetto al valore reale. Tra questi dispositivi si trova, ad esempio, il popolare modulo pDDL2450 [,]. Questo fatto emerge direttamente dai risultati dei test di questo dispositivo, condotti per ottenere la certificazione FCC (vedi pagina 58). I risultati dei test dei dispositivi wireless con certificazione FCC possono essere consultati sul sito web FCC ID , inserendo nella barra di ricerca il corrispondente FCC ID, che deve essere presente sull'etichetta con la designazione del tipo di dispositivo. L'identificatore FCC del modulo pDDL2450 è il seguente: NS916pDDL2450.
Frequenza del canale radio
Dalla formula della portata si evince chiaramente che minore è la frequenza di funzionamento 
, maggiore è la portata della comunicazione 
. Tuttavia, non affrettiamoci a trarre conclusioni. Infatti, anche altri parametri inclusi nella formula dipendono dalla frequenza. Ad esempio, i guadagni delle antenne 
e 
dipenderanno dalla frequenza nel caso in cui le dimensioni massime delle antenne siano fisse, il che avviene in pratica. Il guadagno dell'antenna 
, espresso in unità senza dimensione (volte), può essere espresso tramite l'area fisica dell'antenna 
nel seguente modo
(3)
dove 
— l'efficienza dell'apertura dell'antenna, ovvero il rapporto tra l'area efficace dell'antenna e quella fisica (dipende dalla progettazione dell'antenna) .
Da . È subito evidente che, con area fissa dell'antenna, il guadagno cresce proporzionalmente al quadrato della frequenza. Sostituiamo in , riscrivendoli utilizzando unità senza dimensione per i guadagni delle antenne 
, 
, le perdite nei cavi 
, 
e il fattore di attenuazione 
, così come utilizzando Watt per 
e 
invece di dBm. Allora
(4)
dove il fattore 
è una costante a dimensioni fisse dell'antenna. Pertanto, in questa situazione, la portata della comunicazione è direttamente proporzionale alla frequenza, cioè maggiore è la frequenza, maggiore è la portata. Conclusione. Con dimensioni fisse delle antenne, l'aumento della frequenza della radio porta a un'estensione della portata della comunicazione grazie al miglioramento delle proprietà direzionali delle antenne. Tuttavia, è importante tenere presente che con l'aumento della frequenza cresce 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, anche l'attenuazione nell'atmosfera aumenta. Per questo motivo, per ciascuna lunghezza del percorso e le condizioni meteorologiche medie esistono alcuni valori massimi della frequenza portante, limitati dal livello ammissibile di attenuazione del segnale nell'atmosfera. Rimandiamo la decisione finale sulla questione dell'influenza della frequenza del canale radio sulla portata della comunicazione a una sezione in cui verrà esaminato l'impatto della superficie terrestre e dell'atmosfera sulla propagazione delle onde radio.
Antenne
La portata della comunicazione è definita da un parametro dell'antenna come il guadagno 
(gain in terminologia anglosassone), misurato in dBi. Il guadagno è un parametro composito importante poiché considera: (1) la capacità dell'antenna di concentrare l'energia del trasmettitore nella direzione del ricevitore rispetto a un emettitore isotropico (isotropic, da cui l'indice i in dBi); (2) le perdite all'interno della stessa antenna [,]. Per aumentare la portata della comunicazione, è opportuno scegliere antenne con il valore massimo possibile di guadagno tra quelle che si adattano ai parametri di peso e dimensioni e alle possibilità del sistema di puntamento. La capacità dell'antenna di concentrare energia non è gratuita, ma avviene solo aumentando le dimensioni (apertura) dell'antenna. Ad esempio, quanto più grande è l'antenna ricevente, tanto più energia potrà raccogliere da una superficie maggiore da inviare all'ingresso del ricevitore, e quanto più energia — tanto più forte sarà il segnale ricevuto, cioè la portata della comunicazione aumenta. Pertanto, prima bisogna definire le dimensioni massime delle antenne, che siano adeguate al compito da risolvere e limitare l'area di ricerca a questo parametro, per poi procedere alla ricerca di un modello specifico di antenna, basandosi sul guadagno massimo. Un secondo parametro dell'antenna importante per la pratica è la larghezza del diagramma di radianza (beamwidth) [,], misurato in gradi angolari. In generale, la larghezza del lobo principale (DNL) è definita come l'angolo tra due direzioni spaziali dal centro dell'antenna, dove il guadagno dell'antenna diminuisce di 3 dB rispetto al massimo per quella specifica antenna. La larghezza del lobo principale in azimut e in elevazione può variare notevolmente. Questo parametro è strettamente correlato alle dimensioni dell'antenna secondo la regola: maggiori sono le dimensioni, minore è la larghezza del lobo principale. Sebbene non entri direttamente nell'equazione della portata, determina i requisiti per il sistema di puntamento dell'antenna della stazione terrestre (ST) verso il drone, poiché, in generale, si utilizzano antenne altamente direzionate, almeno nei casi in cui la massimizzazione della portata di comunicazione con il drone è una priorità. Infatti, finché il sistema di tracciamento della ST garantisce una precisione angolare di puntamento dell'antenna verso il drone pari alla metà della larghezza del lobo principale o meno, il livello del segnale ricevuto/emesso non scenderà al di sotto di 3 dB dal massimo. La metà della larghezza del lobo principale dell'antenna scelta non deve in alcun caso essere inferiore all'errore angolare del sistema di puntamento dell'antenna della ST in azimut o in elevazione.
Cavi
Per massimizzare la portata delle comunicazioni, è necessario utilizzare cavi con la minima attenuazione possibile (attenuazione del cavo o perdita del cavo) a frequenza operativa della linea radio ST – drone. L'attenuazione per metro del cavo è definita come il rapporto tra il segnale in uscita da un segmento di cavo lungo 1 m (nel sistema metrico) e il segnale in ingresso da quel segmento, espresso in dB. Le perdite nei cavi 
, che entrano nell'equazione della portata , sono determinate moltiplicando l'attenuazione per metro per la lunghezza del cavo. Pertanto, per ottenere la massima portata possibile, è necessario utilizzare cavi con la minima attenuazione possibile e minimizzare la lunghezza di questi cavi. Nella ST, i moduli del modem devono essere installati direttamente sul palo vicino alle antenne. Nel corpo del drone, il modem deve essere posizionato il più vicino possibile alle antenne. È inoltre importante controllare l'impedenza del cavo scelto. Questo parametro è misurato in Ohm ed è generalmente pari a 50 o 75 Ohm. L'impedenza del cavo, dell'attacco dell'antenna del modem e del connettore stesso dell'antenna devono essere uguali.
Influenza della superficie terrestre
In questa sezione esamineremo la propagazione delle onde radio sopra una superficie terrestre o marittima. Tale situazione si verifica frequentemente nella pratica dell'uso dei droni. Il monitoraggio da parte dei droni di pipeline, linee elettriche, coltivazioni agricole e molte operazioni militari e speciali sono tutti ben descritti 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 è un po' diversa. In questo senso, è utile per il progettista e l'operatore di droni memorizzare i seguenti due fatti.
1. La comunicazione nella gamma radio è possibile anche in assenza di visibilità diretta tra la NS e il drone.
2. L'influenza della superficie sottostante sulla comunicazione con il drone sarà avvertita anche quando non ci sono oggetti sulla linea ottica NS-drone.
Per comprendere le specifiche della propagazione delle onde radio vicino alla superficie terrestre, è utile familiarizzare con il concetto di area di propagazione delle onde radio essenziale. . In assenza di qualsiasi oggetto nell'area essenziale di propagazione delle onde radio, il calcolo della distanza può essere effettuato utilizzando le formule per lo spazio libero, cioè. 
in può essere considerata uguale a 0. Se ci sono oggetti nell'area essenziale, non si può procedere in questo modo. Nella figura 1, nel punto A, è rappresentato un emettitore puntiforme, situato a un'altezza 
sopra la superficie terrestre, il quale emette energia elettromagnetica in tutte le direzioni con la stessa intensità. Nel punto B, ad un'altezza 
, si trova un ricevitore per misurare l'intensità del campo. In questo modello, l'area essenziale di propagazione delle onde radio è un ellissoide con i fuochi nei punti A e B.
Figura 1. Area essenziale di propagazione delle onde radio
Il raggio dell'ellissoide nella sua parte "più spessa" è determinato dall'espressione
(5)
Da si può notare che 
dipende dalla frequenza 
inversamente proporzionale, più piccolo è 
, più "spesso" è l'ellissoide (
nella figura 1). Inoltre, lo spessore dell'ellissoide aumenta con l'aumento della distanza tra gli oggetti di comunicazione. Per le onde nella gamma radio 
può avere una dimensione piuttosto considerevole, così a 
10 km, 
2,45 GHz otteniamo 
50÷60 m.
Consideriamo ora un oggetto opaco, rappresentato da un triangolo grigio in figura 1. Esso avrà un impatto sulla diffusione delle onde radio con frequenza 
, poiché si trova in una zona di diffusione significativa, e non avrà praticamente influenza sulla diffusione delle onde radio con frequenza 
. Per le onde radio della gamma ottica (luce) il valore 
è ridotto, quindi l'influenza della superficie terrestre sulla diffusione della luce non viene percepita nella pratica. Considerando che la superficie terrestre è una sfera, non è difficile capire che all'aumentare della distanza 
, la superficie sottostante entrerà sempre di più nella zona di diffusione significativa, bloccando così l'ingresso di energia dal punto A al punto B — fine della storia, il contatto con il drone viene interrotto. Altri oggetti lungo il percorso, come irregolarità del terreno, edifici, foreste, ecc., influenzeranno analogamente la comunicazione.
Consideriamo ora la figura 2 in cui un oggetto opaco copre completamente la zona di diffusione significativa dell'onda radio con frequenza 
, rendendo impossibile la comunicazione a questa frequenza. Allo stesso tempo, la comunicazione a frequenza 
è ancora possibile perché parte dell'energia 'salta' sopra l'oggetto opaco. Minore è la frequenza, maggiore è la distanza oltre l'orizzonte ottico a cui l'onda radio può diffondersi, mantenendo una comunicazione stabile con il drone.
Figura 2. Copertura dell'area significativa di diffusione delle onde radio
Il grado di influenza della superficie terrestre sulla comunicazione dipende anche dall'altezza delle antenne 
e 
. Maggiore è l'altezza delle antenne, maggiore è la distanza a cui i punti A e B possono essere separati, evitando che oggetti o superficie sottostante entrino nella zona di diffusione significativa.
Con l'oggetto o la superficie sottostante che si spinge nella zona significativa, l'intensità del campo nel punto B oscillerà , cioè sarà a volte maggiore e a volte minore dell'intensità media del campo. Questo avviene grazie alla riflessione dell'energia dall'oggetto. L'energia riflessa può sommarsi nel punto B con l'energia principale in fase — allora l'intensità del campo aumenta, oppure in fase opposta — allora l'intensità del campo diminuisce (ed è piuttosto profonda). È importante ricordare questo effetto per comprendere le specificità della comunicazione con i Droni. La perdita di collegamento con il Droni a una certa distanza può essere causata da una diminuzione locale dell'intensità del campo dovuta alle oscillazioni, cioè se si vola ancora per qualche distanza, la connessione potrebbe riprendersi. La perdita definitiva di collegamento avverrà solo dopo la completa sovrapposizione della zona essenziale con oggetti o superficie sottostante. In seguito verranno proposti metodi per affrontare le conseguenze delle oscillazioni dell'intensità del campo.
Formule per il calcolo del fattore di attenuazione 
nella propagazione dell'onda radio sopra una superficie terrestre liscia sono piuttosto complesse, specialmente per distanze 
, superiori alla distanza del orizzonte ottico . Pertanto, nella futura analisi del problema ricorreremo alla simulazione matematica tramite un pacchetto di software del'autore. Consideriamo un problema tipico di trasmissione video da un Droni a un NS tramite un modem 3D Link dell'azienda Geoscan. I dati di input sono i seguenti.
1. Altezza di sospensione dell'antenna NS: 5 m.
2. Altezza di volo del Droni: 1000 m.
3. Frequenza della linea radio: 2.45 GHz.
4. Guadagno dell'antenna NS: 17 dB.
5. Guadagno dell'antenna Droni: 3 dB.
6. Potenza del trasmettitore: +25 dBm (300 mW).
7. Velocità nel canale video: 4 Mbit/sec.
8. Sensibilità del ricevitore nel canale video: −100.4 dBm (per la banda di frequenza occupata dal segnale di 12 MHz).
9. Superficie sottostante: terreno asciutto.
10. Polarizzazione: verticale.
La distanza di visibilità ottica diretta per questi dati di input sarà di 128.8 km. I risultati dei calcoli del potere del segnale all'ingresso del ricevitore del modem in dBm sono presentati nella Fig. 3.
Fig. 3. Potenza del segnale all'ingresso del ricevitore del modem 3D Link
La curva blu nella fig. 3 rappresenta la potenza del segnale all'ingresso del ricevitore NS, mentre la linea rossa continua indica la sensibilità di questo ricevitore. Sull'asse X è riportata la distanza in km, sull'asse Y la potenza in dBm. Nei punti di distanza in cui la curva blu si trova al di sopra della linea rossa, è possibile ricevere video dal drone, altrimenti la connessione non sarà disponibile. Dallo grafico si vede che a causa delle oscillazioni la perdita di connessione avverrà nell'intervallo di distanze 35,5–35,9 km e ulteriormente nell'intervallo 55,3–58,6 km. Tuttavia, l'interruzione definitiva della connessione si verificherà molto più in là, dopo i 110,8 km di volo.
Come già accennato, le cadute nell'intensità del campo si verificano a causa della sovrapposizione in controfase, nel punto in cui è posizionata l'antenna NS, del segnale diretto e di quello riflesso dalla superficie terrestre. È possibile eliminare la perdita di connessione sul NS a causa delle cadute soddisfacendo due condizioni.
1. Utilizzare sul NS un modem con almeno due canali di ricezione (RX diversity), ad esempio il 3D Link .
2. Posizionare le antenne riceventi su un alto masto NS a diverse altezza.
La differenza di altezza delle antenne riceventi deve essere realizzata in modo che le cadute nell'intensità del campo nel punto in cui si trova un'antenna siano compensate dai livelli superiori alla sensibilità del ricevitore nel punto in cui si trova l'altra antenna. Nella fig. 4 è mostrato il risultato di questo approccio per il caso in cui un'antenna NS è posizionata a un'altezza di 5 m (curva blu continua), mentre l'altra è a un'altezza di 4 m (curva blu tratteggiata).
Fig. 4. Potenza del segnale agli ingressi di due ricevitori del modem 3D Link dalle antenne posizionate a diverse altezze.
Dalla fig. 4 è chiaramente visibile la fruttuosa applicazione di questo metodo. Infatti, per tutta la durata della distanza di volo del drone, fino a una distanza di 110,8 km, il segnale in ingresso di almeno un ricevitore NS supera il livello di sensibilità, ossia il video dal drone non sarà interrotto per tutta la durata del volo.
Il metodo proposto, tuttavia, aiuta a migliorare l'affidabilità esclusivamente della radio linea BLA→NS, poiché la possibilità di installare antenne a diverse altezze è disponibile solo sul NS. Non è possibile garantire una differenza di altezza di 1 m tra le antenne sul BLA. Per migliorare l'affidabilità della linea radio NS→BLA si possono utilizzare i seguenti approcci.
1. Inviare il segnale del trasmettitore NS all'antenna che riceve dal BLA un segnale più potente.
2. Utilizzare codici spazio-temporali, ad esempio il codice Alamouti .
3. Utilizzare la tecnologia di gestione delle antenne DN (beamforming) con la possibilità di controllare la potenza del segnale inviato a ciascuna delle antenne.
Il primo metodo è vicino all'ottimale per il compito di comunicazione con i droni. È semplice e in esso tutta l'energia del trasmettitore è diretta nella giusta direzione: verso l'antenna posizionata in modo ottimale. Ad esempio, a una distanza di 50 km (vedi fig. 4) il segnale del trasmettitore viene inviato all'antenna sospesa a 5 metri, mentre a una distanza di 60 km viene inviato all'antenna sospesa a 4 metri. Questo metodo è utilizzato nel modem 3D Link. Il secondo metodo non utilizza dati a priori sullo stato del canale di comunicazione drone → terra (livelli dei segnali ricevuti agli output delle antenne), quindi divide l'energia del trasmettitore equamente tra due antenne, il che porta inevitabilmente a perdite di energia, poiché una delle antenne può trovarsi in un'area di bassa intensità del campo. Il terzo metodo ha qualità di comunicazione equivalenti al primo, ma è molto più complicato da realizzare.
Consideriamo ora la questione dell'influenza della frequenza delle onde radio sulla distanza di comunicazione con i droni, tenendo conto dell'influenza della superficie sottostante. È stato dimostrato in precedenza che l'aumento della frequenza è vantaggioso, poiché a dimensioni fisse delle antenne ciò porta ad un aumento della distanza di comunicazione. Tuttavia, non è stata esaminata la questione della dipendenza 
dalla frequenza. Da ciò si evince che il rapporto tra i guadagni delle antenne, uguali per superficie e progettate per funzionare a frequenze 
e 
, è uguale a
(6)
Per 
2450 MHz; 
915 MHz otteniamo 
7.2 (8.5 dB). All'incirca così avviene nella pratica. Confrontiamo, ad esempio, i parametri delle seguenti antenne del produttore Wireless Instruments:
- WiBOX PA 0809-8V [13] (frequenza: 0.83–0.96 GHz; ampiezza del fascio: 70°/70°; guadagno: 8 dBi);
- WiBOX PA 24-15 [14] (frequenza: 2.3–2.5 GHz; ampiezza del fascio: 30°/30°; guadagno: 15 dBi).
È comodo confrontare i dati delle antenne poiché sono realizzate in case identici di 27x27 cm, ossia hanno la stessa superficie. Notiamo che il guadagno delle antenne differisce di 15−8=7 dB, che è vicino al valore calcolato di 8,5 dB. Dalle caratteristiche delle antenne si evince anche che la larghezza del diagramma di radiazione dell'antenna nella gamma 2.3–2.5 GHz (30°/30°) è più di due volte più stretta rispetto alla larghezza del diagramma di radiazione dell'antenna della gamma 0.83–0.96 GHz (70°/70°), ossia il guadagno delle antenne a dimensioni equivalenti aumenta realmente a causa del miglioramento delle proprietà direzionali. Considerando che nella linea di comunicazione vengono utilizzate 2 antenne, il rapporto 
sarà di 2∙8.5=17 dB. Pertanto, a parità di dimensioni delle antenne, il budget energetico della linea radio a frequenza 
2450 MHz sarà maggiore di 17 dB rispetto al budget della linea a frequenza 
915 MHz. Nel calcolo teniamo anche conto del fatto che sugli UAV vengono generalmente utilizzate antenne a palo le cui dimensioni non sono così critiche come quelle delle antenne piani NS considerate. Pertanto, considereremo i coefficienti di guadagno dell'antenna UAV per le frequenze 
e 
uguali. Cioè, la differenza tra i budget energetici delle linee sarà di 8,5 dB e non di 17 dB. I risultati del calcolo, effettuato per questi dati iniziali e con un'altezza di sospensione dell'antenna NS di 5 m, sono mostrati nella figura 5.
Figura 5. Potenza del segnale all'ingresso del ricevitore per linee radio che operano a frequenze di 915 e 2450 MHz
Dalla figura 5 si evince chiaramente che la distanza di comunicazione all'aumentare della frequenza di lavoro e con la stessa superficie dell'antenna NS aumenta da 96,3 km per la linea radio a frequenza di 915 MHz a 110,8 km per la linea a frequenza di 2450 MHz. Tuttavia, la linea a frequenza di 915 MHz ha una minore frequenza di oscillazione. Meno oscillazioni comportano minori cali di intensità del campo, ossia una minore probabilità di interruzione della comunicazione con l'UAV per tutta la distanza di volo. È possibile che proprio questo fattore spieghi la popolarità della gamma sub-gigahertz delle onde radio per le linee di comunicazione telemetrica con gli UAV come le più affidabili. Al tempo stesso, nell'esecuzione del complesso di azioni descritto sopra per la protezione dalle oscillazioni dell'intensità del campo, le linee radio della gamma gigahertz garantiscono una maggiore distanza di comunicazione grazie al miglioramento delle proprietà direzionali delle antenne.
Dall'analisi della fig. 5 si può anche concludere che nella zona d'ombra (dopo il segnale a 128,8 km) è sensato abbassare la frequenza operativa della linea di comunicazione. Infatti, a un livello di circa −120 dBm, le curve di potenza per le frequenze 
e 
si intersecano. Cioè, con l'uso di ricevitori con sensibilità migliore di −120 dBm, la linea radio a una frequenza di 915 MHz garantirà una maggiore distanza di comunicazione. In questo caso, tuttavia, bisogna considerare la larghezza di banda richiesta del link, poiché per un valore di sensibilità così alto, la velocità informativa sarà molto bassa. Ad esempio, il modem 3D Link anche se garantisce sensibilità fino a −122 dBm, la velocità di trasmissione totale (in entrambe le direzioni) sarà di 23 kbps, che è sostanzialmente sufficiente per la comunicazione CtrL con il UAV, ma chiaramente insufficiente per la trasmissione video a bordo. Pertanto, l'intervallo sub-gigahertz ha realmente un leggero vantaggio rispetto all'intervallo gigahertz per CtrL, ma perde nettamente in termini di prestazioni nell'organizzazione delle linee video.
Nella scelta della frequenza della linea radio bisogna anche considerare l'attenuazione del segnale durante la propagazione nell'atmosfera terrestre. Per le linee di comunicazione NС-UAV, l'attenuazione nell'atmosfera è causata da gas, pioggia, grandine, neve, nebbia e nuvole . Per le frequenze operative delle linee radio inferiori a 6 GHz, l'attenuazione nei gas può essere trascurata . L'attenuazione più forte si verifica durante le piogge, specialmente di elevata intensità (temporali). Nella tabella 1 sono riportati i dati sull'attenuazione lineare [dB/km] delle piogge di diversa intensità per le frequenze 3–6 GHz.
Tabella 1. Attenuazione delle onde radio [dB/km] nelle piogge di diversa intensità in base alla frequenza
Frequenza [GHz]
3 mm/h (debole)
12 mm/h (moderata)
30 mm/h (forte)
70 mm/h (temporale)
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
Dalla tabella 1 si può vedere che, ad esempio, a una frequenza di 3 GHz, l'attenuazione nella pioggia sarà di circa 0,0087 dB/km, il che su una tratta di 100 km darà 0,87 dB di attenuazione totale. Con l'aumento della frequenza operativa della linea radio, l'attenuazione nella pioggia aumenta drasticamente. Per una frequenza di 4 GHz, l'attenuazione nella pioggia su questa stessa tratta sarà già di 9,1 dB, mentre a 5 e 6 GHz, sarà di 28 e 57 dB rispettivamente. Tuttavia, si presuppone che la pioggia con l'intensità data sia presente per l'intero percorso della tratta, cosa che raramente accade in pratica. Tuttavia, nell'uso di droni in aree dove le piogge ad alta intensità sono comuni, si raccomanda di scegliere una frequenza operativa della linea radio inferiore a 3 GHz.
Letteratura
1. Smorodinov A.A. Habr. 2019.
2. Kalinin A.I., Cherenkova E.L. Propagazione delle onde radio e funzionamento delle linee radio. Comunicazioni. Mosca. 1971.
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Fonte: habr.com
