כיצד להגדיל את טווח התקשורת עם כלי טיס בלתי מאויש (מל"ט)

המשימה של הגדלת טווח התקשורת עם כלי טיס בלתי מאויש (מל"ט) נותרה רלוונטית. מאמר זה דן בשיטות לשיפור פרמטר זה. המאמר נכתב עבור מפתחי ומפעילי מל"טים ומהווה המשך לסדרת מאמרים בנושא תקשורת עם מל"טים (לתחילת הסדרה ראו [1].

מה משפיע על טווח התקשורת

טווח התקשורת תלוי במודם המשמש, אנטנות, כבלי אנטנה, תנאי התפשטות גלי רדיו, הפרעות חיצוניות ועוד כמה סיבות. על מנת לקבוע את מידת ההשפעה של פרמטר מסוים על טווח התקשורת, שקול את משוואת הטווח [2]
(1)

איפה
- טווח תקשורת נדרש [מטרים];
- מהירות האור בוואקום [m/sec];
- תדר [Hz];
- כוח משדר מודם [dBm];
— רווח אנטנת משדר [dBi];
- הפסדים בכבל מהמודם לאנטנת המשדר [dB];
- רווח אנטנת מקלט [dBi];
- הפסדים בכבל מהמודם לאנטנת המקלט [dB];
- רגישות מקלט המודם [dBm];
- מכפיל הנחתה, תוך התחשבות בהפסדים נוספים עקב השפעת פני כדור הארץ, הצמחייה, האטמוספרה וגורמים אחרים [dB].

מהמשוואה ניתן לראות שהטווח נקבע על ידי:

• המודם בשימוש;
• תדר של ערוץ הרדיו;
• אנטנות בשימוש;
• הפסדים בכבלים;
• השפעה על התפשטות גלי רדיו מפני השטח של כדור הארץ, צמחייה, אטמוספירה, מבנים וכו'.

לאחר מכן, הפרמטרים המשפיעים על הטווח נשקול בנפרד.

נעשה שימוש במודם

טווח התקשורת תלוי רק בשני פרמטרים של המודם: כוח המשדר ורגישות מקלט , או ליתר דיוק, מההבדל שלהם - תקציב האנרגיה של המודם
(2)

על מנת להגדיל את טווח התקשורת, יש צורך לבחור מודם בעל ערך גדול . להגביר בתורו, זה אפשרי על ידי הגדלת או על ידי הפחתה . יש לתת עדיפות לחיפוש מודמים בעלי רגישות גבוהה ( נמוך ככל האפשר), במקום להגדיל את עוצמת המשדר . נושא זה נדון בהרחבה במאמר הראשון. [1].

בנוסף לחומרים [1] כדאי לזכור שיצרנים מסוימים, כמו Microhard [3], ציינו במפרטים של חלק מהמכשירים לא את הממוצע, אלא את הספק שיא של המשדר, שגדול פי כמה מהממוצע ושלא ניתן להשתמש בו לחישוב הטווח, שכן הדבר יוביל לכך שהטווח המחושב יעלה בהרבה על הטווח האמיתי. ערך. מכשירים כאלה כוללים, למשל, את המודול הפופולרי pDDL2450 [4,5]. עובדה זו נובעת ישירות מתוצאות הבדיקה של מכשיר זה שבוצעו כדי לקבל אישור FCC [6] (ראה עמוד 58). ניתן לראות תוצאות בדיקה עבור התקנים אלחוטיים בעלי אישור FCC באתר FCC ID [7]על ידי הזנת מזהה FCC המתאים בשורת החיפוש, שאמור להיות על התווית המציינת את סוג המכשיר. מזהה ה-FCC של מודול pDDL2450 הוא NS916pDDL2450.

תדר ערוץ רדיו

מתוך משוואת הטווח (1) יוצא בבירור שככל שתדירות הפעולה נמוכה יותר , ככל שטווח התקשורת גדול יותר . אבל בואו לא נמהר להסיק מסקנות. העובדה היא שגם פרמטרים אחרים הכלולים במשוואה תלויים בתדירות. לדוגמה, רווחי אנטנה и יהיה תלוי בתדירות במקרה כאשר הממדים המרביים של האנטנות תוקן, וזה בדיוק מה שקורה בפועל. רווח אנטנה , מבוטא ביחידות חסרות ממדים (פעמים), ניתן לבטא במונחים של השטח הפיזי של האנטנה בדרך הבאה [8]
(3)

איפה - יעילות צמצם האנטנה, כלומר היחס בין שטח האנטנה האפקטיבי לזה הפיזי (בהתאם לתכנון האנטנה) [8].

של (3) ברור מיד שעבור שטח אנטנה קבוע, ההגבר גדל ביחס לריבוע התדר. בואו נחליף (3) в (1), לאחר שכתב בעבר (1) שימוש ביחידות חסרות ממדים עבור רווחי אנטנה , , הפסדי כבלים , וגורם הנחתה , וגם באמצעות וואטס עבור и במקום dBm. לאחר מכן
(4)

איפה המקדם הוא קבוע עבור ממדי אנטנה קבועים. לפיכך, במצב זה, טווח התקשורת עומד ביחס ישר לתדר, כלומר, ככל שהתדר גבוה יותר, כך הטווח גדול יותר. פלט. עם מימדים קבועים של האנטנות, הגדלת התדר של קישור הרדיו מובילה להגדלת טווח התקשורת על ידי שיפור המאפיינים הכיוונים של האנטנות. עם זאת, יש לזכור שככל שהתדירות עולה, כך גם הנחתה של גלי הרדיו באטמוספירה, הנגרמת מגזים, גשם, ברד, שלג, ערפל ועננים. [2]. יתרה מכך, עם הגדלת אורך הנתיב, גם ההנחתה באטמוספירה גוברת. מסיבה זו, עבור כל אורך נתיב ותנאי מזג אוויר ממוצעים בו, יש ערך מרבי מסוים של תדר הנשא, מוגבל על ידי הרמה המותרת של הנחתת האות באטמוספירה. נשאיר את הפתרון הסופי לשאלת השפעת התדר של ערוץ רדיו על טווח התקשורת לקטע שבו תיחשב השפעת פני השטח והאטמוספירה של כדור הארץ על התפשטות גלי הרדיו.

אנטנות

טווח התקשורת נקבע על ידי פרמטר אנטנה כמו הרווח (רווח בטרמינולוגיה באנגלית), נמדד ב-dBi. רווח הוא פרמטר מורכב חשוב מכיוון שהוא לוקח בחשבון: (1) יכולת האנטנה למקד את אנרגיית המשדר לכיוון המקלט בהשוואה לרדיאטור איזוטרופי (ומכאן האינדקס i ב-dBi); (2) הפסדים באנטנה עצמה [8,9]. להגדלת טווח התקשורת יש לבחור באנטנות בעלות ערך השבח הגבוה ביותר האפשרי מאלה המתאימות מבחינת פרמטרי משקל וגודל ויכולות מערכת ההכוונה. היכולת של אנטנה למקד אנרגיה לא ניתנת בחינם, אלא רק על ידי הגדלת מימדי (הצמצם) של האנטנה. לדוגמה, ככל שהאנטנה המקבלת גדולה יותר, כך השטח שהיא תוכל לאסוף אנרגיה כדי לספק לכניסת המקלט גדול יותר, וככל שכמות האנרגיה גבוהה יותר, האות המתקבל חזק יותר, כלומר טווח התקשורת גדל. לפיכך, תחילה עליך להחליט על מימדי האנטנה המקסימליים המתאימים לבעיה הנפתרת ולהגביל את אזור החיפוש לפי פרמטר זה, ולאחר מכן לחפש דגם אנטנה ספציפי, תוך התמקדות בהגבר המקסימלי. פרמטר האנטנה החשוב השני לתרגול הוא רוחב האלומה [8,10], נמדד במעלות זוויתיות. בדרך כלל, רוחב האלומה מוגדר כזווית בין שני כיוונים מרחביים ממרכז האנטנה שבה רווח האנטנה מופחת ב-3 dB מהמקסימום עבור אותה אנטנה. רוחב התבנית באזימוט ובגובה יכול להשתנות מאוד. פרמטר זה קשור קשר הדוק למידות האנטנה על פי הכלל: ממדים גדולים יותר - רוחב אלומה קטן יותר. פרמטר זה אינו כלול ישירות במשוואת הטווח, אך פרמטר זה הוא שקובע את הדרישות למערכת הנחיית האנטנה של תחנת הקרקע (GS) במל"ט, שכן ה-GS, ככלל, משתמש באנטנות מאוד כיווניות, לפחות ב- מקרים שבהם הטווח הוא מרבי, תקשורת עם המל"ט היא בראש סדר העדיפויות. ואכן, כל עוד מערכת המעקב NS מבטיחה את הדיוק הזוויתי של הפניית האנטנה למל"ט השווה למחצית מרוחב התבנית או פחות, רמת האות המתקבל/נפלט לא תרד מתחת ל-3 dB מהמקסימום. בשום פנים ואופן אסור שמחצית מרוחב האלומה של האנטנה שנבחרה תהיה קטנה משגיאת הזווית של מערכת ההצבעה של אנטנת NS באזימוט או בגובה.

כבלים

כדי למקסם את טווח התקשורת, עליך להשתמש בכבלים עם הנחתה ליניארית הנמוכה ביותר האפשרית (הנחתה של כבל או אובדן כבל) עובד תדר של קישור הרדיו NS-UAV. ההנחתה הליניארית בכבל מוגדרת כיחס בין האות במוצא של קטע כבל של 1 מ' (במערכת המטרית) לאות בכניסה של קטע כבל, המבוטא ב-dB. הפסדי כבלים נכלל במשוואת הטווח (1), נקבעים על ידי הכפלת ההנחתה הליניארית באורך הכבל. לפיכך, כדי להשיג את טווח התקשורת המקסימלי האפשרי, עליך להשתמש בכבלים עם הנחתה ליניארית הנמוכה ביותר האפשרית ולמזער את אורך הכבלים הללו. ב-NS יש להתקין יחידות מודם ישירות על התורן ליד האנטנות. בגוף המל"ט, המודם צריך להיות ממוקם קרוב ככל האפשר לאנטנות. כדאי גם לבדוק את העכבה של הכבל הנבחר. פרמטר זה נמדד באוהם ובדרך כלל שווה ל-50 או 75 אוהם. העכבה של הכבל, מחבר האנטנה של המודם והמחבר באנטנה עצמה חייבים להיות שווים.

השפעת פני כדור הארץ

בחלק זה נסתכל על התפשטות גלי רדיו על פני מישור או ים. מצב זה מתרחש לעיתים קרובות בפרקטיקה של שימוש במל"טים. ניטור מל"טים של צינורות, קווי חשמל, גידולים חקלאיים, פעולות צבאיות ומיוחדות רבות - כל זה מתואר היטב במודל זה. הניסיון האנושי מצייר לנו תמונה שבה תקשורת בין עצמים אפשרית אם הם נמצאים בשדה של נראות אופטית ישירה זה של זה, אחרת תקשורת בלתי אפשרית. עם זאת, גלי רדיו אינם שייכים לטווח האופטי, ולכן המצב איתם שונה במקצת. בהקשר זה, כדאי למפתח ולמפעיל המל"טים לזכור את שתי העובדות הבאות.

1. תקשורת בטווח הרדיו אפשרית גם בהיעדר נראות ישירה בין הנ"ס למל"ט.
2. השפעת המשטח הבסיסי על התקשורת עם המל"ט תורגש גם כאשר אין עצמים על הקו האופטי NS-מל"ט.

כדי להבין את הפרטים של התפשטות גלי רדיו ליד פני כדור הארץ, כדאי להכיר את הרעיון של אזור משמעותי של התפשטות גלי רדיו [2]. בהיעדר אובייקטים כלשהם באזור משמעותי של התפשטות גלי רדיו, ניתן לבצע חישובי טווח באמצעות נוסחאות לשטח פנוי, כלומר. в (1) ניתן לקחת שווה ל-0. אם יש אובייקטים באזור החיוני, אז לא ניתן לעשות זאת. באיור. 1 בנקודה A ישנו פולט נקודתי הממוקם בגובה מעל פני כדור הארץ, הפולט אנרגיה אלקטרומגנטית לכל הכיוונים בעוצמה שווה. בנקודה B בגובה יש מקלט למדידת עוצמת השדה. במודל זה, האזור החיוני של התפשטות גלי הרדיו הוא אליפסואיד עם מוקדים בנקודות A ו-B.

אורז. 1. אזור משמעותי של התפשטות גלי רדיו

רדיוס האליפסואיד בחלק ה"עבה" שלו נקבע על ידי הביטוי [2]
(5)

של (5) זה ברור תלוי בתדירות פרופורציונלי הפוך, כמה שפחות , ככל שהאליפסואיד "עבה" יותר ( באיור. 1). בנוסף, "עובי" האליפסואיד גדל עם הגדלת המרחק בין אובייקטי תקשורת. עבור גלי רדיו יכול להיות בעל ערך מרשים למדי, אז מתי 10 ק"מ, אנחנו מקבלים 2.45 גיגה-הרץ 50÷60 מ'.

הבה נבחן כעת את האובייקט האטום המתואר על ידי המשולש האפור באיור. 1. זה ישפיע על התפשטות גלי רדיו עם תדר , כיוון שהוא ממוקם באזור התפשטות משמעותי, ולא תהיה לו כמעט השפעה על התפשטות גלי רדיו עם תדר . עבור גלי רדיו בטווח האופטי (אור), הערך הוא קטן, כך שהשפעת פני כדור הארץ על התפשטות האור אינה מורגשת בפועל. בהתחשב בכך שפני השטח של כדור הארץ הם כדור, קל להבין זאת עם מרחק הולך וגדל , המשטח הבסיסי יעבור יותר ויותר לאזור ההתפשטות המשמעותי, ובכך יחסום את זרימת האנרגיה מנקודה A לנקודה B - סוף הסיפור, התקשורת עם המל"ט מופרעת. חפצים אחרים במסלול, כגון שטח לא אחיד, מבנים, יערות וכו', ישפיעו באופן דומה על התקשורת.

הבה נסתכל כעת על איור. 2 שבו חפץ אטום מכסה לחלוטין שטח משמעותי של התפשטות של גל רדיו עם תדר , מה שהופך את התקשורת בתדר הזה לבלתי אפשרית. במקביל, תקשורת על התדר אפשרי גם בגלל שחלק מהאנרגיה "קופץ" מעל העצם האטום. ככל שהתדר נמוך יותר, כך יכול גל הרדיו להתפשט מעבר לאופק האופטי, ולשמור על תקשורת יציבה עם המל"ט.

אורז. 2. מכסה שטח משמעותי של התפשטות גלי רדיו

מידת ההשפעה של פני כדור הארץ על התקשורת תלויה גם בגובה האנטנות и . ככל שגובה האנטנות גדול יותר, כך המרחק שניתן להזיז את הנקודות A ו-B זה מזה, מבלי לאפשר לחפצים או למשטח הבסיסי ליפול לאזור משמעותי.

כשהאובייקט או המשטח הבסיסי עוברים לאזור משמעותי, עוצמת השדה בנקודה B תתנדנד [2], כלומר הוא יהיה גדול או קטן מעוצמת השדה הממוצעת. זה מתרחש עקב השתקפות האנרגיה מהאובייקט. ניתן להוסיף את האנרגיה המשתקפת בנקודה B עם האנרגיה העיקרית בשלב - אז מתרחשת עלייה בעוצמת השדה, או באנטי-פאזה - ואז מתרחשת ירידה (ודי עמוק) בעוצמת השדה. חשוב לזכור את האפקט הזה כדי להבין את הפרטים של תקשורת עם מל"טים. אובדן תקשורת עם המל"ט בטווח מסוים יכול להיגרם מירידה מקומית בעוצמת השדה עקב תנודות, כלומר אם תטוסו למרחק נוסף, ניתן לשחזר את החיבור. אובדן התקשורת הסופי יתרחש רק לאחר שאזור משמעותי נחסם לחלוטין על ידי חפצים או המשטח הבסיסי. לאחר מכן, יוצעו שיטות להילחם בהשלכות של תנודות עוצמת השדה.

נוסחאות לחישוב מקדם הנחתה כאשר מתפשטים גלי רדיו על פני השטח החלקים של כדור הארץ, הם מורכבים למדי, במיוחד למרחקים , חורג מטווח האופק האופטי [2]. לכן, בבחינה נוספת של הבעיה, נפנה למידול מתמטי באמצעות מערכת תוכניות המחשב של המחבר. בואו נשקול משימה טיפוסית של העברת וידאו ממל"ט ל-NS באמצעות מודם 3D Link [11] מחברת Geoscan. הנתונים הראשוניים הם כדלקמן.

1. גובה הרכבה של אנטנת NS: 5 מ'.
2. גובה טיסה של מל"ט: 1000 מ'.
3. תדר קישור רדיו: 2.45 גיגה-הרץ.
4. רווח אנטנת NS: 17 dB.
5. רווח אנטנת מל"ט: 3 dB.
6. הספק משדר: +25 dBm (300 mW).
7. מהירות ערוץ וידאו: 4 Mbit/sek.
8. רגישות מקלט בערוץ הווידאו: −100.4 dBm (עבור תחום התדרים שנכבש על ידי אות 12 מגה-הרץ).
9. מצע: אדמה יבשה.
10. קיטוב: אנכי.

מרחק קו הראייה עבור נתונים ראשוניים אלה יהיה 128.8 ק"מ. תוצאות החישוב בצורה של כוח אות בכניסה של מקלט המודם ב-dBm מוצגות באיור. 3.

אורז. 3. עוצמת האות בכניסה של מקלט המודם 3D Link [11]

העקומה הכחולה באיור. 3 הוא עוצמת האות בכניסה של מקלט NS, הקו הישר האדום מציין את הרגישות של מקלט זה. ציר X מציג את הטווח בק"מ, וציר Y מציג את ההספק ב-dBm. באותן נקודות טווח בהן העקומה הכחולה נמצאת מעל האדומה, מתאפשרת קליטת וידאו ישירה מהמל"ט, אחרת לא תהיה תקשורת. הגרף מראה כי עקב תנודות, אובדן תקשורת יתרחש בטווח של 35.5–35.9 ק"מ ועוד בטווח של 55.3–58.6 ק"מ. במקרה זה, הניתוק הסופי יתרחש הרבה יותר - לאחר 110.8 ק"מ של טיסה.

כפי שצוין לעיל, נפילות בעוצמת השדה נוצרות עקב תוספת נגד פאזה במיקום אנטנת NS של האות הישיר והאות המשתקף מפני השטח של כדור הארץ. אתה יכול להיפטר מאובדן התקשורת ב-NS עקב כשלים על ידי מילוי 2 תנאים.

1. השתמש במודם ב-NS עם לפחות שני ערוצי קליטה (מגוון RX), למשל 3D Link [11].
2. הנח את אנטנות הקליטה על תורן NS שונה גוֹבַה.

המרווח בין הגבהים של אנטנות הקליטה חייב להיעשות כך שצניחה בעוצמת השדה במיקום של אנטנה אחת יפוצה ברמות הגבוהות מהרגישות של המקלט במיקום האנטנה השנייה. באיור. איור 4 מציג את התוצאה של גישה זו למקרה שבו אנטנת NS אחת ממוקמת בגובה של 5 מ' (עקומה מוצקה כחולה), והשנייה בגובה של 4 מ' (עקומה כחולה מנוקד).

אורז. 4. הספק אות בכניסות של שני מקלטי מודם 3D Link מאנטנות הממוקמות בגבהים שונים

מתוך איור. איור 4 מראה בבירור את הפירות של שיטה זו. ואכן, לאורך כל מרחק הטיסה של המל"ט, עד לטווח של 110.8 ק"מ, האות בכניסה של מקלט NS אחד לפחות חורג מרמת הרגישות, כלומר, וידאו מהלוח לא יופסק לאורך כל מרחק הטיסה .

השיטה המוצעת, לעומת זאת, עוזרת להגביר את האמינות של קישור הרדיו UAV→NS בלבד, מכיוון שהיכולת להתקין אנטנות בגבהים שונים זמינה רק ב-NS. לא ניתן להבטיח הפרדת גובה של אנטנות של 1 מ' במל"ט. כדי להגביר את האמינות של קישור הרדיו NS→UAV, ניתן להשתמש בגישות הבאות.

1. הזינו את אות משדר NS לאנטנה שמקבלת אות חזק יותר מהמל"ט.
2. השתמש בקודי מרחב-זמן, כגון קוד Alamouti [12].
3. השתמש בטכנולוגיית יצירת אלומת אנטנה עם יכולת לשלוט בעוצמת האות הנשלחת לכל אנטנה.

השיטה הראשונה קרובה לאופטימלית בבעיית התקשורת עם מל"ט. זה פשוט ובו כל אנרגיית המשדר מופנית בכיוון הנכון - לאנטנה הממוקמת בצורה אופטימלית. לדוגמה, בטווח של 50 ק"מ (ראה איור 4), אות המשדר מוזן לאנטנה התלויה ב-5 מטרים, ובטווח של 60 ק"מ - לאנטנה התלויה ב-4 מטרים. זוהי השיטה המשמשת במודם 3D Link [11]. השיטה השנייה אינה משתמשת אפריורית בנתונים על מצב ערוץ התקשורת UAV→NS (רמות האותות המתקבלים ביציאות האנטנה), ולכן היא מחלקת את אנרגיית המשדר שווה בשווה בין שתי אנטנות, מה שמוביל בהכרח לאובדן אנרגיה, שכן אחת מהאנטנות עשויות להיות בחוזק שדה חור. השיטה השלישית מקבילה לראשונה מבחינת איכות התקשורת, אך קשה הרבה יותר ליישום.

הבה נבחן עוד את נושא ההשפעה של תדר גלי רדיו על טווח התקשורת עם המל"ט, תוך התחשבות בהשפעת המשטח הבסיסי. הוכח לעיל שהגדלת התדר מועילה, מכיוון שעם ממדים קבועים של האנטנות, זה מוביל להגדלת טווח התקשורת. עם זאת, שאלת התלות התדירות לא נלקחה בחשבון. מ (3) מכאן נובע שהיחס בין הרווחים של אנטנות שווה בשטח ותוכנן לפעול בתדרים и , שווים
(6)

עבור 2450 מגה-הרץ; אנחנו מקבלים 915 מגה-הרץ 7.2 (8.5 dB). זה בערך מה שקורה בפועל. הבה נשווה, למשל, את הפרמטרים של האנטנות הבאות ממכשירים אלחוטיים:

• WiBOX PA 0809-8V [13] (תדר: 0.83–0.96 GHz; רוחב אלומה: 70°/70°; רווח: 8 dBi);
• WiBOX PA 24-15 [14] (תדר: 2.3–2.5 GHz; רוחב אלומה: 30°/30°; רווח: 15 dBi).

נוח להשוות את האנטנות הללו, מכיוון שהן מיוצרות באותם בתי 27x27 ס"מ, כלומר יש להן אותו שטח. שימו לב שהרווח של האנטנה שונה ב-15−8=7 dB, שזה קרוב לערך המחושב של 8.5 dB. מהמאפיינים של האנטנות ברור גם שרוחב תבנית האנטנה לטווח 2.3-2.5 GHz (30°/30°) צר יותר מפי שניים מרוחב תבנית האנטנה לטווח 0.83-0.96 GHz (70°/70°), כלומר הרווח של אנטנות בעלות אותם מימדים למעשה גדל עקב שיפור מאפייני הכיוונים. אם לוקחים בחשבון את העובדה ש-2 אנטנות משמשות בקו התקשורת, היחס יהיה 2∙8.5=17dB. לפיכך, עם אותם ממדי אנטנה, תקציב האנרגיה של קישור רדיו עם תדר 2450 מגה-הרץ יהיו 17 dB יותר מתקציב הקו עם התדר 915 מגה-הרץ. בחישוב, אנו לוקחים בחשבון גם את העובדה שמל"טים, ככלל, משתמשים באנטנות שוט שהמידות שלהן אינן קריטיות כמו לאנטנות פאנל NS הנחשבות. לכן, אנו מקבלים את רווחי אנטנת המל"ט עבור תדרים и שווה. הָהֵן. ההבדל בתקציבי האנרגיה של הקווים יהיה 8.5 dB, לא 17 dB. תוצאות החישוב שבוצע עבור נתונים ראשוניים אלה וגובה 5 מ' של אנטנת NS מוצגות באיור. 5.

אורז. 5. הספק אות בכניסת המקלט עבור קישורי רדיו הפועלים בתדרים 915 ו-2450 מגה-הרץ

מתוך איור. 5 מראה בבירור שטווח התקשורת עם עלייה בתדר ההפעלה ובאותו אזור של אנטנת NS גדל מ-96.3 ק"מ עבור קישור רדיו בתדר של 915 מגה-הרץ ל-110.8 ק"מ עבור קישור בתדר של 2450 מגה-הרץ. . עם זאת, לקו ב-915 מגה-הרץ יש תדר תנודה נמוך יותר. פחות תנודות אומרות פחות נפילות בעוצמת השדה, כלומר פחות סבירות להפריע לתקשורת עם המל"ט לאורך כל מרחק הטיסה. אולי העובדה הזו היא שקובעת את הפופולריות של טווח גלי הרדיו תת-גיגה-הרץ עבור קווי תקשורת פיקוד וטלמטריה עם מל"טים כאמינים ביותר. יחד עם זאת, בעת ביצוע מכלול הפעולות המתוארות לעיל כדי להגן מפני תנודות עוצמת השדה, קישורי רדיו בטווח הג'יגה-הרץ מספקים טווח תקשורת גדול יותר על ידי שיפור תכונות הכיווניות של אנטנות.

מתוך התחשבות באיור. 5 אנו יכולים גם להסיק שבאזור הצל (לאחר סימן 128.8 ק"מ) הורדת תדירות הפעולה של קו התקשורת הגיונית. ואכן, בנקודה של כ-120 dBm עקומות ההספק עבור תדרים и לְהִצְטָלֵב. הָהֵן. בעת שימוש במקלטים עם רגישות טובה יותר מ-120 dBm, קישור רדיו בתדר של 915 מגה-הרץ יספק טווח תקשורת ארוך יותר. אולם במקרה זה, יש לקחת בחשבון את רוחב הפס הקישור הנדרש, שכן עבור ערך רגישות כה גבוה, מהירות המידע תהיה נמוכה מאוד. לדוגמה, מודם 3D Link [11] למרות שהוא מספק רגישות של עד −122 dBm, קצב העברת המידע המצטבר (בשני הכיוונים) יהיה 23 kbit/sec, וזה, באופן עקרוני, מספיק לתקשורת KTRL עם מל"ט, אבל ברור שלא מספיק להעברת וידאו מהיום. גלשן. לפיכך, לטווח התת-גיגה-הרץ, אכן, יש יתרון קל על פני טווח הג'יגה-הרץ עבור KTRL, אך ברור שהוא מאבד במאפיינים בעת ארגון קווי וידאו.

בעת בחירת תדר קישור רדיו, עליך לקחת בחשבון גם את הנחתה של האות כאשר הוא מתפשט באטמוספרה של כדור הארץ. עבור קישורי תקשורת NS-UAV, הנחתה באטמוספירה נגרמת על ידי גזים, גשם, ברד, שלג, ערפל ועננים [2]. עבור תדרי הפעלה של קישורי רדיו הנמוכים מ-6 גיגה-הרץ, ניתן להזניח הנחתה בגזים [2]. ההיחלשות הקשה ביותר נצפית בגשמים, בעיקר בעוצמה גבוהה (ממטרים). טבלה 1 מציגה את הנתונים [2] על ידי הנחתה ליניארית [dB/km] בגשמים בעוצמה שונה עבור תדרים 3-6 GHz.

טבלה 1. הנחתה לינארית של גלי רדיו [dB/km] בגשמים בעוצמות שונות בהתאם לתדירות

תדר [GHz] 3 מ"מ/שעה (חלש)
12 מ"מ לשעה (בינוני)
30 מ"מ לשעה (חזק)
70 מ"מ לשעה (גשם)

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

מהשולחן 1 יוצא כי, למשל, בתדר של 3 גיגה-הרץ, ההנחתה במקלחת תהיה כ-0.0087 dB/km, אשר במסלול של 100 ק"מ ייתן 0.87 dB של הנחתה כוללת. ככל שתדירות הפעולה של קישור הרדיו עולה, ההנחתה בגשם עולה בחדות. עבור תדר של 4 גיגה-הרץ, ההנחתה במקלחת באותו נתיב תהיה כבר 9.1 dB, ובתדרים של 5 ו-6 גיגה-הרץ - 28 ו-57 dB, בהתאמה. אולם במקרה זה מניחים שגשם בעוצמה נתונה יורד לאורך כל המסלול, דבר שקורה רק לעתים רחוקות בפועל. עם זאת, כאשר משתמשים במל"טים באזורים בהם גשמים בעוצמה גבוהה תכופים, מומלץ לבחור בתדר הפעלה של קישור הרדיו מתחת ל-3 GHz.

ספרות

1. סמורודינוב א.א. כיצד לבחור מודם פס רחב לכלי טיס בלתי מאויש (מל"ט). האבר. 2019.
2. Kalinin A.I., Cherenkova E.L. התפשטות גלי רדיו והפעלת קישורי רדיו. חיבור. מוסקבה. 1971.
3. Microhard.
4. מפרט Pico Digital Data Link pDDL2450.
5. מפרט OEM של Picoradio.
6. דוח מבחן הנדסי. מודול קישור נתונים דיגיטלי של Pico 2.4GHz 1W.
7. מזהה FCC.
8. CA Balanis. תורת האנטנה. ניתוח ועיצוב. גרסא רביעית. ג'ון ווילי ובניו. 2016.
9. רווח אנטנה. מאמר בויקיפדיה.
10. רוחב קרן. מאמר בויקיפדיה.
11. מודם רדיו דופלקס דיגיטלי 3D Link.
12. SM אלאמוטי. "טכניקת גיוון שידור פשוטה לתקשורת אלחוטית." יומן IEEE על תחומים נבחרים בתקשורת. 16(8):1451–1458.
13. אנטנת לקוח PTP WiBOX PA 0809-8V.
14. אנטנת לקוח PTP WiBOX PA 24-15.

מקור: www.habr.com