무인항공기(UAV)로 통신거리를 늘리는 방법

무인 항공기(UAV)와의 통신 범위를 늘리는 작업은 여전히 ​​관련성이 있습니다. 이 문서에서는 이 매개변수를 개선하는 방법에 대해 설명합니다. 이 기사는 UAV 개발자 및 운영자를 위해 작성되었으며 UAV와의 통신에 관한 일련의 기사에 이어집니다(시리즈 시작 부분은 참조). [1].

통신 범위에 영향을 미치는 것

통신 범위는 사용된 모뎀, 안테나, 안테나 케이블, 전파 전파 조건, 외부 간섭 및 기타 이유에 따라 달라집니다. 통신 범위에 대한 특정 매개변수의 영향 정도를 결정하려면 범위 방정식을 고려하십시오. [2]
(1)

어디에서
- 필요한 통신 범위[미터];
- 진공에서의 빛의 속도 [m/sec];
- 주파수 [Hz];
- 모뎀 송신기 전력 [dBm];
- 송신기 안테나 이득 [dBi]
- 모뎀에서 송신기 안테나까지의 케이블 손실 [dB]
- 수신기 안테나 이득 [dBi]
- 모뎀에서 수신기 안테나까지의 케이블 손실 [dB]
- 모뎀 수신기의 감도 [dBm]
- 지구 표면, 식생, 대기 및 기타 요인[dB]의 영향으로 인한 추가 손실을 고려한 감쇠 승수.

방정식에서 범위는 다음과 같이 결정된다는 것을 알 수 있습니다.

• 사용된 모뎀;
• 무선 채널의 주파수;
• 사용된 안테나;
• 케이블 손실;
• 지구 표면, 식물, 대기, 건물 등에서 전파 전파에 영향을 미칩니다.

다음으로 범위에 영향을 미치는 매개변수를 별도로 고려합니다.

사용된 모뎀

통신 범위는 모뎀의 두 가지 매개변수인 송신기 전력에만 의존합니다. 수신기 감도 또는 오히려 차이점에서 모뎀의 에너지 예산
(2)

통신 범위를 늘리려면 값이 큰 모뎀을 선택해야 합니다. . 증가하다 차례로 증가시킴으로써 가능합니다. 아니면 줄여서 . 감도가 높은 모뎀을 검색하는 것이 우선되어야 합니다( 가능한 한 낮게), 송신기 전력을 늘리는 대신 . 이 문제는 첫 번째 기사에서 자세히 논의되었습니다. [1].

재료 외에도 [1] Microhard와 같은 일부 제조업체는 명심할 가치가 있습니다. [3], 일부 장치의 사양에 평균이 아닌 송신기의 피크 전력을 표시합니다. 이는 평균보다 몇 배 더 크고 범위를 계산하는 데 사용할 수 없습니다. 이렇게 하면 계산된 범위가 실제 범위를 크게 초과하게 되므로 값. 이러한 장치에는 인기 있는 pDDL2450 모듈이 포함됩니다.4,5]. 이 사실은 FCC 인증을 얻기 위해 수행된 이 장치의 테스트 결과에서 직접적으로 나온 것입니다. [6] (58페이지 참조) FCC 인증 무선 장치에 대한 테스트 결과는 FCC ID 웹사이트에서 확인할 수 있습니다. [7]검색 창에 적절한 FCC ID를 입력하면 됩니다. 이 ID는 장치 유형을 나타내는 라벨에 있어야 합니다. pDDL2450 모듈의 FCC ID는 NS916pDDL2450입니다.

무선 채널 주파수

범위 방정식에서 (1) 작동 주파수가 낮을수록 분명히 나타납니다. , 더 큰 통신 범위 . 그러나 성급하게 결론을 내리지는 말자. 사실 방정식에 포함된 다른 매개변수도 주파수에 따라 달라집니다. 예를 들어, 안테나 이득 и 안테나의 최대 크기가 다음과 같은 경우 주파수에 따라 달라집니다. 결정된, 이는 실제로 실제로 일어나는 일입니다. 안테나 이득 , 무차원 단위(시간)로 표현되며, 안테나의 물리적 면적으로 표현될 수 있습니다. 다음과 같이 [8]
(3)

어디에서 — 안테나 개구 효율, 즉 유효 안테나 면적과 물리적 면적의 비율(안테나 설계에 따라 다름) [8].

으로 (3) 고정된 안테나 영역의 경우 이득은 주파수의 제곱에 비례하여 증가한다는 것이 즉시 명백해집니다. 대체하자 (3) в (1), 이전에 다시 작성함 (1) 안테나 이득을 위해 무차원 단위 사용 , , 케이블 손실 , 감쇠 계수 , 또한 와트를 사용하여 и dBm 대신. 그 다음에
(4)

계수는 어디에 있습니까? 고정된 안테나 크기에 대한 상수입니다. 따라서 이 상황에서 통신 범위는 주파수에 정비례합니다. 즉, 주파수가 높을수록 범위가 넓어집니다. 출력. 안테나의 크기가 고정된 경우 무선 링크의 주파수를 높이면 안테나의 방향 특성이 향상되어 통신 범위가 늘어납니다. 그러나 주파수가 증가함에 따라 가스, 비, 우박, 눈, 안개 및 구름으로 인해 대기 중 전파가 감쇠된다는 점을 명심해야 합니다. [2]. 더욱이, 경로 길이가 증가함에 따라 대기의 감쇠도 증가합니다. 이러한 이유로 각 경로 길이와 평균 기상 조건에 대해 대기 중 허용되는 신호 감쇠 수준에 따라 제한되는 특정 최대 반송파 주파수 값이 있습니다. 무선 채널의 주파수가 통신 범위에 미치는 영향에 대한 최종 해결책은 전파 전파에 대한 지구 표면과 대기의 영향을 고려하는 부분에 남겨 두겠습니다.

안테나

통신 범위는 이득과 같은 안테나 매개변수에 의해 결정됩니다. (영어 용어로 게인), dBi 단위로 측정됩니다. 이득은 다음을 고려하기 때문에 중요한 복합 매개변수입니다. (1) 등방성 이미터(등방성, 따라서 dBi 단위의 인덱스)와 비교하여 송신기의 에너지를 수신기 쪽으로 집중시키는 안테나의 능력; (2) 안테나 자체의 손실 [8,9]. 통신 범위를 늘리려면 무게 및 크기 매개변수와 유도 시스템의 기능 측면에서 적합한 안테나 중에서 가능한 가장 높은 이득 값을 가진 안테나를 선택해야 합니다. 에너지를 집중시키는 안테나의 능력은 무료로 제공되는 것이 아니라 안테나의 크기(조리개)를 늘려야 가능합니다. 예를 들어, 수신 안테나가 클수록 에너지를 수집하여 수신기 입력에 공급할 수 있는 영역이 커지고, 에너지가 많을수록 수신된 신호가 강해집니다. 즉, 통신 범위가 늘어납니다. 따라서 먼저 해결하려는 문제에 적합한 최대 안테나 크기를 결정하고 이 매개변수로 검색 영역을 제한한 다음 최대 이득에 초점을 맞춰 특정 안테나 모델을 검색해야 합니다. 실습에 있어 두 번째로 중요한 안테나 매개변수는 빔폭입니다.8,10], 각도로 측정됩니다. 일반적으로 빔 폭은 안테나 이득이 해당 안테나의 최대값에서 3dB만큼 감소되는 안테나 중심으로부터 두 공간 방향 사이의 각도로 정의됩니다. 방위각과 고도각의 패턴 너비는 크게 다를 수 있습니다. 이 매개변수는 더 큰 치수 - 더 작은 빔 폭이라는 ​​규칙에 따라 안테나의 치수와 밀접하게 관련되어 있습니다. 이 매개변수는 범위 방정식에 직접 포함되지 않지만 GS는 일반적으로 적어도 지향성이 높은 안테나를 사용하기 때문에 UAV의 지상국(GS) 안테나 유도 시스템에 대한 요구 사항을 결정하는 것이 이 매개변수입니다. 범위가 최대화되는 경우 UAV와의 통신이 우선순위입니다. 실제로 NS 추적 시스템이 UAV에서 안테나를 가리키는 각도 정확도가 패턴 너비의 절반 이하로 보장되는 한 수신/방출 신호의 레벨은 최대치에서 3dB 이하로 떨어지지 않습니다. 어떤 상황에서도 선택한 안테나의 빔 폭의 절반이 방위각이나 고도에서 NS 안테나 포인팅 시스템의 각도 오차보다 작아서는 안 됩니다.

케이블

통신 범위를 최대화하려면 선형 감쇠(케이블 감쇠 또는 케이블 손실)가 가장 낮은 케이블을 사용해야 합니다. 일하는 NS-UAV 무선 링크의 주파수. 케이블의 선형 감쇠는 1m 케이블 세그먼트의 출력 신호(미터법 기준)와 케이블 세그먼트 입력 신호의 비율로 정의되며 dB로 표시됩니다. 케이블 손실 범위 방정식에 포함됨 (1)는 선형 감쇠에 케이블 길이를 곱하여 결정됩니다. 따라서 가능한 최대 통신 범위를 얻으려면 선형 감쇠가 가장 낮은 케이블을 사용하고 케이블 길이를 최소화해야 합니다. NS에서는 모뎀 장치를 안테나 옆 마스트에 직접 설치해야 합니다. UAV 본체에서 모뎀은 안테나에 최대한 가깝게 위치해야 합니다. 선택한 케이블의 임피던스를 확인해 보는 것도 좋습니다. 이 매개변수는 옴 단위로 측정되며 일반적으로 50 또는 75옴과 같습니다. 케이블의 임피던스, 모뎀의 안테나 커넥터 및 안테나 자체의 커넥터는 동일해야 합니다.

지구 표면의 영향

이 섹션에서는 평야나 해수면 위의 전파 전파를 살펴보겠습니다. 이러한 상황은 UAV를 사용할 때 자주 발생합니다. 파이프라인, 전력선, 농작물, 다양한 군사 및 특수 작전에 대한 UAV 모니터링 - 이 모든 것이 이 모델에 잘 설명되어 있습니다. 인간의 경험은 물체가 서로 직접적으로 시각적으로 보이는 영역에 있으면 물체 간의 통신이 가능하고 그렇지 않으면 통신이 불가능하다는 그림을 그립니다. 그러나 전파는 광학 범위에 속하지 않으므로 상황이 다소 다릅니다. 이와 관련하여 UAV 개발자 및 운영자는 다음 두 가지 사실을 기억하는 것이 유용합니다.

1. NS와 무인기 간 직접적인 가시성이 없는 경우에도 무선 범위 내 통신이 가능하다.
2. NS-UAV 광학 라인에 물체가 없는 경우에도 UAV와의 통신에 대한 기본 표면의 영향이 느껴집니다.

지구 표면 근처의 전파 전파의 특성을 이해하려면 전파 전파의 중요한 영역에 대한 개념을 숙지하는 것이 유용합니다. [2]. 전파 전파의 중요한 영역에 물체가 없는 경우 자유 공간에 대한 공식을 사용하여 범위 계산을 수행할 수 있습니다. в (1) 0과 같을 수 있습니다. 필수 영역에 객체가 있으면 이 작업을 수행할 수 없습니다. 그림에서. 1 지점 A에는 높이에 지점 방출기가 있습니다. 모든 방향으로 동일한 강도로 전자기 에너지를 방출하는 지구 표면 위. 고도의 B 지점에서 전계 강도를 측정하는 수신기가 있습니다. 이 모델에서 전파 전파의 필수 영역은 점 A와 B에 초점이 있는 타원체입니다.

쌀. 1. 전파 전파의 상당한 영역

"가장 두꺼운" 부분의 타원체 반경은 다음 식에 의해 결정됩니다. [2]
(5)

으로 (5) 그것은 분명하다 빈도에 따라 다름 반비례할수록 작아진다 , 타원체의 "두꺼움"( 그림에서 1). 또한, 타원체의 "두께"는 통신 개체 간의 거리가 증가함에 따라 증가합니다. 전파용 상당히 인상적인 값을 가질 수 있으므로 10km 우리는 2.45GHz를 얻습니다 50~60m.

이제 그림 1의 회색 삼각형으로 묘사된 불투명한 물체를 고려해 보겠습니다. XNUMX. 주파수에 따라 전파 전파에 영향을 미칩니다. , 중요한 전파 영역에 위치하고 주파수가 있는 전파 전파에 사실상 영향을 미치지 않기 때문입니다. . 광학 범위(빛)의 전파의 경우 값 작기 때문에 빛의 전파에 대한 지구 표면의 영향은 실제로 느껴지지 않습니다. 지구 표면이 구형이라는 점을 고려하면 거리가 멀어짐에 따라 이해하기 쉽습니다. , 기본 표면은 점점 더 중요한 전파 영역으로 이동하여 A 지점에서 B 지점으로의 에너지 흐름을 차단합니다. 이야기 끝에서 UAV와의 통신이 중단됩니다. 고르지 않은 지형, 건물, 숲 등과 같은 경로의 다른 물체도 마찬가지로 통신에 영향을 미칩니다.

이제 그림을 살펴보겠습니다. 2 불투명한 물체가 주파수에 따른 전파 전파의 상당한 영역을 완전히 덮는 경우 , 이 주파수에서는 통신이 불가능합니다. 동시에, 주파수 통신 에너지의 일부가 불투명한 물체 위로 "점프"하기 때문에 가능합니다. 주파수가 낮을수록 전파가 광학적 지평선 너머로 더 멀리 전파되어 UAV와의 안정적인 통신을 유지할 수 있습니다.

쌀. 2. 전파 전파의 상당한 영역을 커버

통신에 대한 지구 표면의 영향 정도는 안테나 높이에 따라 달라집니다. и . 안테나의 높이가 높을수록 물체나 밑에 있는 표면이 상당한 영역에 떨어지지 않고 A 지점과 B 지점을 더 멀리 이동할 수 있습니다.

물체나 밑에 있는 표면이 중요한 영역으로 이동하면 B 지점의 전계 강도가 진동합니다. [2]즉, 평균 전계 강도보다 크거나 작습니다. 이는 물체의 에너지 반사로 인해 발생합니다. 반사된 에너지는 주 에너지 위상으로 B 지점에 추가될 수 있습니다. 그런 다음 전계 강도 또는 역위상에서 상승이 발생하고 전계 강도에서 감소(매우 깊은)가 발생합니다. UAV와의 통신 특성을 이해하려면 이 효과를 기억하는 것이 중요합니다. 특정 범위에서 UAV와의 통신 손실은 진동으로 인한 전계 강도의 국지적 감소로 인해 발생할 수 있습니다. 즉, 좀 더 먼 거리를 비행하면 연결이 복원될 수 있습니다. 최종적인 통신 중단은 중요한 영역이 물체나 밑에 있는 표면에 의해 완전히 차단된 후에만 발생합니다. 다음으로, 전계 강도 진동의 결과에 대처하기 위한 방법이 제안될 것입니다.

감쇠율 계산 공식 지구의 매끄러운 표면에 전파를 전파할 때, 특히 거리가 먼 경우에는 매우 복잡합니다. , 광학 지평선의 범위를 초과 [2]. 따라서 문제를 더 자세히 고려하면서 저자의 컴퓨터 프로그램 세트를 사용한 수학적 모델링에 의지할 것입니다. 3D 링크 모뎀을 사용하여 UAV에서 NS로 비디오를 전송하는 일반적인 작업을 고려해 보겠습니다. [11] Geoscan 회사에서. 초기 데이터는 다음과 같습니다.

1. NS 안테나의 장착 높이: 5m.
2. UAV 비행 고도: 1000m.
3. 무선 링크 주파수: 2.45GHz.
4. NS 안테나 이득: 17dB.
5. UAV 안테나 이득: 3dB.
6. 송신기 전력: +25dBm(300mW).
7. 비디오 채널 속도: 4Mbit/초.
8. 비디오 채널의 수신기 감도: −100.4dBm(12MHz 신호가 차지하는 주파수 대역).
9. 기질: 건조한 토양.
10. 편광: 수직.

이러한 초기 데이터의 가시 거리는 128.8km입니다. dBm 단위의 모뎀 수신기 입력 신호 전력 형태의 계산 결과가 그림 3에 나와 있습니다. 삼.

쌀. 3. 3D Link 모뎀 수신기 입력의 신호 강도 [11]

그림의 파란색 곡선. 3은 NS 수신기 입력의 신호 전력이며 빨간색 직선은 이 수신기의 감도를 나타냅니다. X축은 범위(km)를 표시하고 Y축은 전력(dBm)을 표시합니다. 파란색 곡선이 빨간색 곡선 위에 있는 범위 지점에서는 UAV로부터 직접 영상 수신이 가능합니다. 그렇지 않으면 통신이 불가능합니다. 그래프는 진동으로 인해 35.5~35.9km 범위에서 통신 손실이 발생하고 더 나아가 55.3~58.6km 범위에서 발생함을 보여줍니다. 이 경우 최종 연결 해제는 110.8km 비행 후 훨씬 더 멀리 발생합니다.

위에서 언급한 바와 같이, 직접 신호의 NS 안테나 위치에 역위상이 추가되고 지구 표면에서 반사되는 신호로 인해 전계 강도의 하락이 발생합니다. 두 가지 조건을 충족하면 실패로 인한 NS에서의 통신 손실을 없앨 수 있습니다.

1. 3D 링크와 같이 최소 XNUMX개의 수신 채널(RX 다양성)이 있는 NS의 모뎀을 사용합니다. [11].
2. NS 마스트에 수신 안테나를 배치합니다. 다른 키.

수신 안테나 높이의 간격은 한 안테나 위치의 전계 강도 저하가 다른 안테나 위치의 수신기 감도보다 높은 수준으로 보상되도록 만들어져야 합니다. 그림에서. 그림 4는 하나의 NS 안테나가 5m 높이(파란색 실선)에 있고 다른 하나는 4m 높이(파란색 점선)에 있는 경우에 대한 이 접근 방식의 결과를 보여줍니다.

쌀. 4. 서로 다른 높이에 위치한 안테나에서 나오는 두 개의 3D 링크 모뎀 수신기 입력의 신호 전력

그림에서. 그림 4는 이 방법의 유용성을 명확하게 보여줍니다. 실제로 UAV의 전체 비행 거리(최대 110.8km 범위)에서 하나 이상의 NS 수신기 입력 신호가 감도 수준을 초과합니다. 즉, 전체 비행 중에 보드의 비디오가 중단되지 않습니다. 거리.

그러나 제안된 방법은 다양한 높이에 안테나를 설치하는 기능이 NS에서만 가능하므로 UAV→NS 무선 링크의 신뢰성을 높이는 데 도움이 됩니다. UAV에서 1m의 안테나 높이 분리를 보장하는 것은 불가능합니다. NS→UAV 무선 링크의 신뢰성을 높이기 위해 다음 접근 방식을 사용할 수 있습니다.

1. UAV로부터 더 강력한 신호를 수신하는 안테나에 NS 송신기 신호를 공급합니다.
2. Alamouti 코드와 같은 시공간 코드를 사용하십시오. [12].
3. 각 안테나로 전송되는 신호 전력을 제어할 수 있는 안테나 빔포밍 기술을 사용합니다.

첫 번째 방법은 UAV와의 통신 문제에서 최적에 가깝습니다. 그것은 간단하며 모든 송신기 에너지가 올바른 방향, 즉 최적으로 위치한 안테나로 향합니다. 예를 들어, 50km 범위(그림 4 참조)에서 송신기 신호는 5m에 매달린 안테나로 공급되고, 60km 범위에서는 4m에 매달린 안테나로 공급됩니다. 3D Link 모뎀에서 사용하는 방식입니다. [11]. 두 번째 방법은 UAV→NS 통신 채널 상태(안테나 출력에서 ​​수신된 신호 레벨)에 대한 선험적 데이터를 사용하지 않으므로 두 안테나 간에 송신기 에너지를 균등하게 분배하므로 필연적으로 에너지 손실이 발생합니다. 안테나 중 홀 필드 강도가 있을 수 있습니다. 세 번째 방법은 통신 품질 측면에서 첫 번째 방법과 동일하지만 구현하기가 훨씬 더 어렵습니다.

기본 표면의 영향을 고려하여 UAV와의 통신 범위에 대한 전파 주파수의 영향 문제를 더 고려해 보겠습니다. 위에서는 안테나의 크기가 고정되어 있어 통신 범위가 늘어나기 때문에 주파수를 높이는 것이 유익하다는 것을 보여주었습니다. 그러나 의존성의 문제 빈도는 고려되지 않았습니다. 에서 (3) 면적이 동일하고 주파수에서 작동하도록 설계된 안테나의 이득 비율은 다음과 같습니다. и , 같음
(6)

에 2450MHz; 우리는 915MHz를 얻습니다 7.2(8.5dB). 이것은 대략 실제로 일어나는 일입니다. 예를 들어, Wireless Instruments의 다음 안테나 매개변수를 비교해 보겠습니다.

• WiBOX PA 0809-8V [13] (주파수: 0.83-0.96 GHz, 빔폭: 70°/70°, 이득: 8 dBi);
• WiBOX PA 24-15 [14](주파수: 2.3~2.5GHz, 빔폭: 30°/30°, 이득: 15dBi).

이 안테나는 동일한 27x27cm 하우징으로 만들어졌기 때문에 비교하는 것이 편리합니다. 즉, 동일한 면적을 갖습니다. 안테나 이득은 15-8=7dB만큼 차이가 나며 이는 계산된 값인 8.5dB에 가깝습니다. 안테나의 특성으로 볼 때 2.3~2.5GHz(30°/30°) 범위의 안테나 패턴 폭이 0.83~0.96 범위의 안테나 패턴 폭보다 두 배 이상 좁은 것이 분명합니다. GHz(70°/70°), 즉 동일한 크기의 안테나의 이득은 방향 특성의 개선으로 인해 실제로 증가합니다. 통신선에 2개의 안테나가 사용된다는 점을 고려하면, 2∙8.5=17dB가 됩니다. 따라서 동일한 안테나 크기를 사용하면 주파수가 있는 무선 링크의 에너지 예산이 2450MHz는 주파수가 포함된 라인 예산보다 17dB 더 높습니다. 915MHz. 계산 시 UAV는 일반적으로 고려되는 NS 패널 안테나만큼 크기가 중요하지 않은 휩 안테나를 사용한다는 사실도 고려합니다. 따라서 우리는 주파수에 대한 UAV 안테나 이득을 받아들입니다. и 동일한. 저것들. 라인의 에너지 예산 차이는 8.5dB가 아니라 17dB입니다. 이러한 초기 데이터와 NS 안테나의 높이 5m에 대해 수행된 계산 결과는 그림 5에 나와 있습니다. XNUMX.

쌀. 5. 주파수 915 및 2450MHz에서 작동하는 무선 링크에 대한 수신기 입력의 신호 전력

그림에서. 도 5는 동작 주파수가 증가하고 NS 안테나의 동일한 면적이 증가함에 따라 통신 범위가 96.3MHz 주파수의 무선 링크의 경우 915km에서 110.8MHz 주파수의 링크의 경우 2450km로 증가함을 명확하게 보여줍니다. . 그러나 915MHz의 라인은 발진 주파수가 더 낮습니다. 진동이 적다는 것은 전계 강도의 저하가 적다는 것을 의미합니다. 즉, 전체 비행 거리에 걸쳐 UAV와의 통신이 중단될 가능성이 적다는 것을 의미합니다. 아마도 UAV와의 명령 및 원격 측정 통신 회선에 대한 기가헤르츠 미만 전파 범위의 인기를 가장 신뢰할 수 있는 것으로 결정하는 것은 아마도 이 사실일 것입니다. 동시에, 전계 강도 진동으로부터 보호하기 위해 위에서 설명한 일련의 작업을 수행할 때 기가헤르츠 범위의 무선 링크는 안테나의 방향 특성을 개선하여 더 넓은 통신 범위를 제공합니다.

그림을 고려하면 5에서 우리는 또한 그림자 영역(128.8km 표시 이후)에서 통신 회선의 작동 주파수를 낮추는 것이 합리적이라는 결론을 내릴 수 있습니다. 실제로 약 -120dBm 지점에서 주파수에 대한 전력 곡선이 나타납니다. и 교차하다. 저것들. -120dBm 이상의 감도를 가진 수신기를 사용하는 경우 915MHz 주파수의 무선 링크는 더 긴 통신 범위를 제공합니다. 그러나 이 경우 필요한 링크 대역폭을 고려해야 합니다. 이렇게 높은 감도 값의 경우 정보 속도가 매우 느려집니다. 예: 3D 링크 모뎀 [11] 최대 -122dBm의 감도를 제공하지만 총(양방향) 정보 전송 속도는 23kbit/초입니다. 이는 원칙적으로 UAV와의 KTRL 통신에는 충분하지만 위에서 비디오를 전송하기에는 분명히 충분하지 않습니다. 판자. 따라서 기가헤르츠 미만 범위는 실제로 KTRL의 기가헤르츠 범위에 비해 약간 이점이 있지만 비디오 회선을 구성할 때 특성이 분명히 손실됩니다.

무선 링크 주파수를 선택할 때 신호가 지구 대기를 통해 전파될 때 신호의 감쇠도 고려해야 합니다. NS-UAV 통신 링크의 경우 대기 감쇠는 가스, 비, 우박, 눈, 안개 및 구름으로 인해 발생합니다. [2]. 6GHz 미만의 무선 링크 작동 주파수의 경우 가스 감쇠를 무시할 수 있습니다. [2]. 가장 심각한 약화는 비, 특히 높은 강도(소나기)에서 관찰됩니다. 표 1은 데이터를 보여줍니다. [2] 주파수 3~6GHz에 대해 서로 다른 강도의 비에서 선형 감쇠[dB/km]에 의한 것입니다.

표 1. 주파수에 따라 강도가 다른 비에서 전파의 선형 감쇠 [dB/km]

주파수 [GHz] 3mm/시간(약함)
12mm/시간(보통)
30mm/시간(강)
70mm/시간(비)

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

테이블에서 1에 따르면, 예를 들어 3GHz 주파수에서 소나기의 감쇠는 약 0.0087dB/km가 되며, 100km 경로에서는 총 감쇠가 0.87dB가 됩니다. 무선 링크의 작동 주파수가 증가함에 따라 강우 시 감쇠가 급격히 증가합니다. 4GHz 주파수의 경우 동일한 경로의 샤워기 감쇠는 이미 9.1dB이고 주파수 5GHz 및 6GHz에서는 각각 28dB 및 57dB입니다. 그러나 이 경우 일정 강도의 비가 전체 경로를 따라 발생한다고 가정하며 실제로는 거의 발생하지 않습니다. 다만, 고강도 비가 자주 내리는 지역에서 무인기를 사용할 경우에는 무선링크의 운용 주파수를 3GHz 이하로 선택하는 것이 좋습니다.

문학

1. Smorodinov A.A. 무인 항공기(UAV)용 광대역 모뎀을 선택하는 방법. 하브르. 2019.
2. Kalinin A.I., Cherenkova E.L. 전파 전파 및 무선 링크 작동. 연결. 모스크바. 1971.
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4. Pico 디지털 데이터 링크 pDDL2450 사양.
5. 피코라디오 OEM 사양.
6. 엔지니어링 테스트 보고서. Pico 2.4GHz 1W 디지털 데이터 링크 모듈.
7. FCC 아이디.
8. C.A. 발라니스. 안테나 이론. 분석 및 설계. 네 번째 판. 존 와일리 & 선즈. 2016.
9. 안테나 이득. 위키피디아 기사.
10. 빔폭. 위키피디아 기사.
11. 디지털 이중 라디오 모뎀 3D Link.
12. SM 알라무티. "무선 통신을 위한 간단한 전송 다이버시티 기술입니다." 통신의 선택된 영역에 관한 IEEE 저널. 16(8):1451~1458.
13. PTP 클라이언트 안테나 WiBOX PA 0809-8V.
14. PTP 클라이언트 안테나 WiBOX PA 24-15.

출처 : habr.com