Tugas meningkatkan jarak komunikasi dengan kenderaan udara tanpa pemandu (UAV) kekal relevan. Artikel ini membincangkan kaedah untuk menambah baik parameter ini. Artikel itu ditulis untuk pembangun dan pengendali UAV dan merupakan kesinambungan daripada siri artikel tentang komunikasi dengan UAV (untuk permulaan siri, lihat .
Apa yang mempengaruhi julat komunikasi
Julat komunikasi bergantung pada modem yang digunakan, antena, kabel antena, keadaan perambatan gelombang radio, gangguan luaran dan beberapa sebab lain. Untuk menentukan tahap pengaruh parameter tertentu pada julat komunikasi, pertimbangkan persamaan julat
(1)
mana
— julat komunikasi yang diperlukan [meter];
— kelajuan cahaya dalam vakum [m/sec];
— frekuensi [Hz];
— kuasa pemancar modem [dBm];
— keuntungan antena pemancar [dBi];
— kehilangan dalam kabel dari modem ke antena pemancar [dB];
— perolehan antena penerima [dBi];
— kehilangan dalam kabel dari modem ke antena penerima [dB];
— sensitiviti penerima modem [dBm];
— pengganda pengecilan, dengan mengambil kira kerugian tambahan akibat pengaruh permukaan Bumi, tumbuh-tumbuhan, atmosfera dan faktor lain [dB].
Daripada persamaan dapat dilihat bahawa julat ditentukan oleh:
- modem yang digunakan;
- kekerapan saluran radio;
- antena yang digunakan;
- kerugian dalam kabel;
- pengaruh ke atas perambatan gelombang radio dari permukaan bumi, tumbuh-tumbuhan, atmosfera, bangunan, dsb.
Seterusnya, parameter yang mempengaruhi julat dipertimbangkan secara berasingan.
Modem digunakan
Julat komunikasi hanya bergantung pada dua parameter modem: kuasa pemancar dan sensitiviti penerima , atau sebaliknya, daripada perbezaan mereka - bajet tenaga modem
(2)
Untuk meningkatkan julat komunikasi, perlu memilih modem dengan nilai yang besar . Meningkat seterusnya, ia boleh dilakukan dengan meningkatkan atau dengan mengurangkan . Keutamaan harus diberikan kepada mencari modem dengan sensitiviti tinggi ( serendah mungkin), dan bukannya meningkatkan kuasa pemancar . Isu ini dibincangkan secara terperinci dalam artikel pertama. .
Selain bahan Perlu diingat bahawa sesetengah pengeluar, seperti Microhard , nyatakan dalam spesifikasi sesetengah peranti bukan purata, tetapi kuasa puncak pemancar, yang beberapa kali lebih besar daripada purata dan yang tidak boleh digunakan untuk mengira julat, kerana ini akan membawa kepada julat yang dikira jauh melebihi nilai sebenar nilai. Peranti sedemikian termasuk, sebagai contoh, modul pDDL2450 yang popular [,]. Fakta ini susulan langsung daripada keputusan ujian peranti ini yang dilakukan untuk mendapatkan pensijilan FCC (lihat muka surat 58). Keputusan ujian untuk peranti wayarles yang diperakui FCC boleh dilihat di tapak web ID FCC dengan memasukkan ID FCC yang sesuai dalam bar carian, yang sepatutnya ada pada label yang menunjukkan jenis peranti. ID FCC bagi modul pDDL2450 ialah NS916pDDL2450.
Kekerapan saluran radio
Daripada persamaan julat Ia jelas mengikuti bahawa semakin rendah kekerapan operasi , semakin besar julat komunikasi . Tetapi jangan tergesa-gesa membuat kesimpulan. Hakikatnya ialah parameter lain yang termasuk dalam persamaan juga bergantung pada kekerapan. Sebagai contoh, keuntungan antena и akan bergantung pada kekerapan dalam kes apabila dimensi maksimum antena tetap, yang betul-betul berlaku dalam amalan. Keuntungan antena , dinyatakan dalam unit tanpa dimensi (masa), boleh dinyatakan dari segi kawasan fizikal antena dengan cara berikut
(3)
mana — kecekapan apertur antena, iaitu nisbah kawasan antena berkesan kepada kawasan fizikal (bergantung pada reka bentuk antena) .
Daripada Ia serta-merta jelas bahawa untuk kawasan antena tetap, keuntungan meningkat mengikut perkadaran dengan kuasa dua frekuensi. Mari kita ganti в , setelah ditulis semula sebelum ini menggunakan unit tanpa dimensi untuk keuntungan antena , , kehilangan kabel , dan faktor pengecilan , dan juga menggunakan Watts untuk и bukannya dBm. Kemudian
(4)
di manakah pekali ialah pemalar untuk dimensi antena tetap. Oleh itu, dalam keadaan ini, julat komunikasi adalah berkadar terus dengan frekuensi, iaitu, semakin tinggi frekuensi, semakin besar julatnya. Output. Dengan dimensi tetap antena, meningkatkan kekerapan pautan radio membawa kepada peningkatan dalam julat komunikasi dengan menambah baik sifat arah antena. Walau bagaimanapun, perlu diingat bahawa apabila kekerapan meningkat, begitu juga dengan pengecilan gelombang radio di atmosfera, disebabkan oleh gas, hujan, hujan batu, salji, kabus dan awan. . Selain itu, dengan peningkatan panjang laluan, pengecilan dalam atmosfera juga meningkat. Atas sebab ini, untuk setiap panjang laluan dan purata keadaan cuaca di atasnya, terdapat nilai maksimum tertentu frekuensi pembawa, dihadkan oleh tahap pengecilan isyarat yang dibenarkan di atmosfera. Marilah kita meninggalkan penyelesaian akhir kepada persoalan pengaruh frekuensi saluran radio pada julat komunikasi kepada bahagian di mana pengaruh permukaan Bumi dan atmosfera pada perambatan gelombang radio akan dipertimbangkan.
Antena
Julat komunikasi ditentukan oleh parameter antena seperti keuntungan (keuntungan dalam istilah Inggeris), diukur dalam dBi. Keuntungan ialah parameter komposit yang penting kerana ia mengambil kira: (1) keupayaan antena untuk memfokuskan tenaga pemancar ke arah penerima berbanding dengan radiator isotropik (oleh itu indeks i dalam dBi); (2) kerugian dalam antena itu sendiri [,]. Untuk meningkatkan julat komunikasi, anda harus memilih antena dengan nilai keuntungan tertinggi yang mungkin daripada antena yang sesuai dari segi berat dan parameter saiz serta keupayaan sistem bimbingan. Keupayaan antena untuk memfokuskan tenaga tidak diberikan secara percuma, tetapi hanya dengan meningkatkan dimensi (aperture) antena. Sebagai contoh, lebih besar antena penerima, lebih besar kawasan ia akan dapat mengumpul tenaga untuk membekalkan kepada input penerima, dan lebih banyak tenaga, lebih kuat isyarat yang diterima, iaitu julat komunikasi meningkat. Oleh itu, anda mesti terlebih dahulu memutuskan dimensi antena maksimum yang mencukupi untuk masalah yang diselesaikan dan hadkan kawasan carian dengan parameter ini, dan kemudian cari model antena tertentu, memfokuskan pada keuntungan maksimum. Parameter antena penting kedua untuk latihan ialah lebar pancaran [,], diukur dalam darjah sudut. Lazimnya, lebar rasuk ditakrifkan sebagai sudut antara dua arah spatial dari pusat antena di mana keuntungan antena dikurangkan sebanyak 3 dB daripada maksimum untuk antena tersebut. Lebar corak dalam azimut dan ketinggian boleh sangat berbeza. Parameter ini berkait rapat dengan dimensi antena mengikut peraturan: dimensi yang lebih besar - lebar rasuk yang lebih kecil. Parameter ini tidak disertakan secara langsung dalam persamaan julat, tetapi parameter inilah yang menentukan keperluan untuk sistem panduan antena stesen bumi (GS) pada UAV, kerana GS, sebagai peraturan, menggunakan antena berarah tinggi, sekurang-kurangnya dalam kes di mana julat dimaksimumkan komunikasi dengan UAV adalah keutamaan. Sesungguhnya, selagi sistem penjejakan NS memastikan ketepatan sudut menghalakan antena pada UAV sama dengan separuh lebar corak atau kurang, tahap isyarat yang diterima/dipancarkan tidak akan jatuh di bawah 3 dB daripada maksimum. Dalam apa jua keadaan, separuh lebar pancaran antena yang dipilih tidak boleh kurang daripada ralat sudut sistem penuding antena NS dalam azimut atau ketinggian.
Kabel
Untuk memaksimumkan julat komunikasi, anda perlu menggunakan kabel dengan pengecilan linear yang paling rendah (pengecilan kabel atau kehilangan kabel) pada bekerja kekerapan pautan radio NS-UAV. Pengecilan linear dalam kabel ditakrifkan sebagai nisbah isyarat pada output segmen kabel 1 m (dalam sistem metrik) kepada isyarat pada input segmen kabel, dinyatakan dalam dB. Kehilangan kabel termasuk dalam persamaan julat , ditentukan dengan mendarabkan pengecilan linear dengan panjang kabel. Oleh itu, untuk mendapatkan julat komunikasi maksimum yang mungkin, anda perlu menggunakan kabel dengan pengecilan linear yang paling rendah dan meminimumkan panjang kabel ini. Pada NS, unit modem mesti dipasang terus pada tiang di sebelah antena. Dalam badan UAV, modem harus diletakkan sedekat mungkin dengan antena. Ia juga bernilai memeriksa impedans kabel yang dipilih. Parameter ini diukur dalam Ohms dan biasanya sama dengan 50 atau 75 Ohms. Galangan kabel, penyambung antena modem dan penyambung pada antena itu sendiri mestilah sama.
Kesan permukaan bumi
Dalam bahagian ini kita akan melihat perambatan gelombang radio ke atas dataran atau permukaan laut. Keadaan ini sering berlaku dalam amalan penggunaan UAV. Pemantauan UAV saluran paip, talian kuasa, tanaman pertanian, banyak operasi ketenteraan dan khas - semua ini digambarkan dengan baik oleh model ini. Pengalaman manusia memberi kita gambaran di mana komunikasi antara objek adalah mungkin jika mereka berada dalam bidang penglihatan optik langsung antara satu sama lain, jika tidak, komunikasi adalah mustahil. Walau bagaimanapun, gelombang radio tidak tergolong dalam julat optik, jadi keadaan dengan mereka agak berbeza. Dalam hal ini, adalah berguna bagi pemaju dan pengendali UAV untuk mengingati dua fakta berikut.
1. Komunikasi dalam julat radio boleh dilakukan walaupun tanpa keterlihatan langsung antara NS dan UAV.
2. Pengaruh permukaan dasar pada komunikasi dengan UAV akan dirasai walaupun tiada objek pada talian optik NS-UAV.
Untuk memahami spesifik perambatan gelombang radio berhampiran permukaan bumi, adalah berguna untuk membiasakan diri dengan konsep kawasan yang ketara perambatan gelombang radio. . Sekiranya tiada sebarang objek dalam zon perambatan gelombang radio yang ketara, pengiraan julat boleh dilakukan menggunakan formula untuk ruang bebas, i.e. в boleh diambil sama dengan 0. Jika terdapat objek dalam zon penting, maka ini tidak boleh dilakukan. Dalam Rajah. 1 di titik A terdapat pemancar titik yang terletak pada ketinggian di atas permukaan Bumi, yang memancarkan tenaga elektromagnet ke semua arah dengan keamatan yang sama. Pada titik B pada ketinggian terdapat penerima untuk mengukur keamatan medan. Dalam model ini, kawasan penting perambatan gelombang radio ialah ellipsoid dengan fokus pada titik A dan B.
nasi. 1. Kawasan penting perambatan gelombang radio
Jejari ellipsoid dalam bahagian "paling tebal" ditentukan oleh ungkapan
(5)
Daripada itu jelas bergantung kepada kekerapan berkadar songsang, semakin kurang , "lebih tebal" elipsoid ( dalam Rajah. 1). Di samping itu, "ketebalan" ellipsoid meningkat dengan peningkatan jarak antara objek komunikasi. Untuk gelombang radio boleh mempunyai nilai yang agak mengagumkan, jadi apabila 10 km, Kami mendapat 2.45 GHz 50÷60 m.
Sekarang mari kita pertimbangkan objek legap yang digambarkan oleh segi tiga kelabu dalam Rajah. 1. Ia akan mempengaruhi perambatan gelombang radio dengan frekuensi , kerana ia terletak dalam zon perambatan yang ketara, dan hampir tidak akan memberi kesan ke atas perambatan gelombang radio dengan frekuensi . Untuk gelombang radio dalam julat optik (cahaya), nilai adalah kecil, jadi pengaruh permukaan Bumi terhadap perambatan cahaya tidak dirasai dalam amalan. Memandangkan permukaan Bumi adalah sfera, adalah mudah untuk memahaminya dengan jarak yang semakin meningkat , permukaan asas akan semakin bergerak ke zon perambatan yang ketara, sekali gus menyekat aliran tenaga dari titik A ke titik B - akhir cerita, komunikasi dengan UAV terganggu. Objek lain di laluan, seperti rupa bumi yang tidak rata, bangunan, hutan, dsb., akan mempengaruhi komunikasi yang sama.
Sekarang mari kita lihat Rajah. 2 di mana objek legap sepenuhnya meliputi kawasan besar perambatan gelombang radio dengan frekuensi , menjadikan komunikasi pada frekuensi ini mustahil. Pada masa yang sama, komunikasi pada frekuensi juga mungkin kerana sebahagian daripada tenaga "melompat" ke atas objek legap. Semakin rendah frekuensi, semakin jauh di luar ufuk optik gelombang radio boleh merambat, mengekalkan komunikasi yang stabil dengan UAV.
nasi. 2. Meliputi kawasan besar perambatan gelombang radio
Tahap pengaruh permukaan bumi terhadap komunikasi juga bergantung pada ketinggian antena и . Semakin tinggi ketinggian antena, semakin jauh jarak titik A dan B boleh dialihkan tanpa membenarkan objek atau permukaan dasar jatuh ke kawasan yang ketara.
Apabila objek atau permukaan dasar bergerak ke kawasan yang ketara, kekuatan medan pada titik B akan berayun , iaitu ia akan sama ada lebih besar atau kurang daripada kekuatan medan purata. Ini berlaku kerana pantulan tenaga daripada objek. Tenaga yang dipantulkan boleh ditambah pada titik B dengan tenaga utama dalam fasa - kemudian kenaikan berlaku dalam kekuatan medan, atau dalam antifasa - kemudian penurunan (dan agak dalam) berlaku dalam kekuatan medan. Adalah penting untuk mengingati kesan ini untuk memahami spesifik komunikasi dengan UAV. Kehilangan komunikasi dengan UAV pada julat tertentu boleh disebabkan oleh penurunan setempat dalam kekuatan medan akibat ayunan, iaitu jika anda terbang lebih jauh, sambungan boleh dipulihkan. Kehilangan akhir komunikasi akan berlaku hanya selepas kawasan yang ketara disekat sepenuhnya oleh objek atau permukaan asas. Seterusnya, kaedah akan dicadangkan untuk memerangi akibat daripada ayunan kekuatan medan.
Formula untuk mengira faktor pengecilan Apabila menyebarkan gelombang radio ke atas permukaan licin Bumi, ia agak kompleks, terutamanya untuk jarak , melebihi julat ufuk optik . Oleh itu, dalam pertimbangan selanjutnya masalah, kami akan menggunakan pemodelan matematik menggunakan set program komputer pengarang. Mari kita pertimbangkan tugas biasa menghantar video dari UAV ke NS menggunakan modem Pautan 3D daripada syarikat Geoscan. Data awal adalah seperti berikut.
1. Ketinggian pemasangan antena NS: 5 m.
2. Ketinggian penerbangan UAV: 1000 m.
3. Frekuensi pautan radio: 2.45 GHz.
4. Keuntungan antena NS: 17 dB.
5. Keuntungan antena UAV: 3 dB.
6. Kuasa pemancar: +25 dBm (300 mW).
7. Kelajuan saluran video: 4 Mbit/saat.
8. Kepekaan penerima dalam saluran video: −100.4 dBm (untuk jalur frekuensi yang diduduki oleh isyarat 12 MHz).
9. Substrat: tanah kering.
10. Polarisasi: menegak.
Jarak garis pandang untuk data awal ini ialah 128.8 km. Hasil pengiraan dalam bentuk kuasa isyarat pada input penerima modem dalam dBm ditunjukkan dalam Rajah. 3.
nasi. 3. Kekuatan isyarat pada input penerima modem Pautan 3D
Lengkung biru dalam Rajah. 3 ialah kuasa isyarat pada input penerima NS, garis lurus merah menunjukkan sensitiviti penerima ini. Paksi X menunjukkan julat dalam km, dan paksi Y menunjukkan kuasa dalam dBm. Pada titik julat di mana lengkung biru terletak di atas lengkung merah, penerimaan video terus daripada UAV adalah mungkin, jika tidak, tiada komunikasi. Graf menunjukkan bahawa disebabkan oleh ayunan, kehilangan komunikasi akan berlaku dalam julat 35.5–35.9 km dan seterusnya dalam julat 55.3–58.6 km. Dalam kes ini, pemotongan terakhir akan berlaku lebih jauh - selepas 110.8 km penerbangan.
Seperti yang dinyatakan di atas, penurunan dalam kekuatan medan timbul disebabkan oleh penambahan dalam antifasa di lokasi antena NS isyarat langsung dan isyarat yang dipantulkan dari permukaan Bumi. Anda boleh menyingkirkan kehilangan komunikasi pada NS kerana kegagalan dengan memenuhi 2 syarat.
1. Gunakan modem pada NS dengan sekurang-kurangnya dua saluran penerimaan (kepelbagaian RX), contohnya Pautan 3D .
2. Letakkan antena penerima pada tiang NS berbeza ketinggian.
Jarak ketinggian antena penerima mesti dibuat supaya penurunan kekuatan medan di lokasi satu antena diimbangi oleh tahap yang lebih tinggi daripada sensitiviti penerima di lokasi antena yang lain. Dalam Rajah. Rajah 4 menunjukkan hasil pendekatan ini untuk kes di mana satu antena NS terletak pada ketinggian 5 m (lengkung pepejal biru), dan satu lagi pada ketinggian 4 m (lengkung bertitik biru).
nasi. 4. Kuasa isyarat pada input dua penerima modem Pautan 3D daripada antena yang terletak pada ketinggian berbeza
Daripada Rajah. Rajah 4 jelas menunjukkan hasil kaedah ini. Sesungguhnya, sepanjang keseluruhan jarak penerbangan UAV, sehingga julat 110.8 km, isyarat pada input sekurang-kurangnya satu penerima NS melebihi tahap kepekaan, iaitu, video dari papan tidak akan terganggu sepanjang keseluruhan jarak penerbangan .
Kaedah yang dicadangkan, bagaimanapun, membantu meningkatkan kebolehpercayaan pautan radio UAV→NS sahaja, kerana keupayaan untuk memasang antena pada ketinggian yang berbeza hanya tersedia pada NS. Tidak mungkin untuk memastikan pemisahan ketinggian antena 1 m pada UAV. Untuk meningkatkan kebolehpercayaan pautan radio NS→UAV, pendekatan berikut boleh digunakan.
1. Suapkan isyarat pemancar NS ke antena yang menerima isyarat yang lebih berkuasa daripada UAV.
2. Gunakan kod ruang masa, seperti kod Alamouti .
3. Gunakan teknologi pembentukan pancaran antena dengan keupayaan untuk mengawal kuasa isyarat yang dihantar ke setiap antena.
Kaedah pertama hampir optimum dalam masalah komunikasi dengan UAV. Ia mudah dan di dalamnya semua tenaga pemancar diarahkan ke arah yang betul - ke antena yang terletak secara optimum. Sebagai contoh, pada jarak 50 km (lihat Rajah 4), isyarat pemancar disalurkan kepada antena yang digantung pada 5 meter, dan pada julat 60 km - ke antena yang digantung pada 4 meter. Ini adalah kaedah yang digunakan dalam modem Pautan 3D . Kaedah kedua tidak menggunakan data priori tentang keadaan saluran komunikasi UAV→NS (tahap isyarat yang diterima pada output antena), jadi ia membahagikan tenaga pemancar secara sama rata antara dua antena, yang tidak dapat dielakkan membawa kepada kehilangan tenaga, kerana satu daripada antena mungkin dalam kekuatan medan lubang. Kaedah ketiga adalah setara dengan yang pertama dari segi kualiti komunikasi, tetapi jauh lebih sukar untuk dilaksanakan.
Mari kita pertimbangkan lagi isu pengaruh frekuensi gelombang radio pada julat komunikasi dengan UAV, dengan mengambil kira pengaruh permukaan asas. Telah ditunjukkan di atas bahawa meningkatkan frekuensi adalah berfaedah, kerana dengan dimensi tetap antena, ini membawa kepada peningkatan dalam julat komunikasi. Namun, persoalan pergantungan kekerapan tidak dipertimbangkan. daripada ia berikutan bahawa nisbah keuntungan antena sama di kawasan dan direka bentuk untuk beroperasi pada frekuensi и , sama
(6)
Untuk 2450 MHz; Kami mendapat 915 MHz 7.2 (8.5 dB). Ini kira-kira apa yang berlaku dalam amalan. Mari kita bandingkan, sebagai contoh, parameter antena berikut daripada Instrumen Wayarles:
- WiBOX PA 0809-8V [13] (frekuensi: 0.83–0.96 GHz; lebar pancaran: 70°/70°; keuntungan: 8 dBi);
- WiBOX PA 24-15 [14] (frekuensi: 2.3–2.5 GHz; lebar pancaran: 30°/30°; keuntungan: 15 dBi).
Adalah mudah untuk membandingkan antena ini, kerana ia dibuat dalam perumah 27x27 cm yang sama, iaitu ia mempunyai kawasan yang sama. Ambil perhatian bahawa keuntungan antena berbeza sebanyak 15−8=7 dB, yang hampir dengan nilai pengiraan 8.5 dB. Daripada ciri-ciri antena juga jelas bahawa lebar corak antena untuk julat 2.3–2.5 GHz (30°/30°) adalah lebih daripada dua kali lebih sempit daripada lebar corak antena untuk julat 0.83–0.96 GHz (70°/70°), iaitu Keuntungan antena dengan dimensi yang sama sebenarnya meningkat disebabkan oleh peningkatan sifat arah. Mengambil kira hakikat bahawa 2 antena digunakan dalam talian komunikasi, nisbah ialah 2∙8.5=17 dB. Oleh itu, dengan dimensi antena yang sama, belanjawan tenaga pautan radio dengan frekuensi 2450 MHz akan menjadi 17 dB lebih daripada belanjawan talian dengan kekerapan 915 MHz. Dalam pengiraan, kami juga mengambil kira hakikat bahawa UAV, sebagai peraturan, menggunakan antena cambuk yang dimensinya tidak begitu kritikal seperti antena panel NS yang dipertimbangkan. Oleh itu, kami menerima keuntungan antena UAV untuk frekuensi и sama rata. Itu. perbezaan dalam belanjawan tenaga talian ialah 8.5 dB, bukan 17 dB. Keputusan pengiraan yang dilakukan untuk data awal ini dan ketinggian 5 m antena NS ditunjukkan dalam Rajah. 5.
nasi. 5. Kuasa isyarat pada input penerima untuk pautan radio yang beroperasi pada frekuensi 915 dan 2450 MHz
Daripada Rajah. 5 jelas menunjukkan bahawa julat komunikasi dengan peningkatan dalam frekuensi operasi dan kawasan yang sama antena NS meningkat daripada 96.3 km untuk pautan radio dengan frekuensi 915 MHz kepada 110.8 km untuk pautan dengan frekuensi 2450 MHz . Walau bagaimanapun, talian pada 915 MHz mempunyai frekuensi ayunan yang lebih rendah. Kurang ayunan bermakna lebih sedikit penurunan dalam kekuatan medan, iaitu kurang kemungkinan mengganggu komunikasi dengan UAV sepanjang keseluruhan jarak penerbangan. Mungkin fakta inilah yang menentukan populariti julat gelombang radio sub-gigahertz untuk talian komunikasi arahan dan telemetri dengan UAV sebagai yang paling boleh dipercayai. Pada masa yang sama, apabila melakukan set tindakan yang diterangkan di atas untuk melindungi daripada ayunan kekuatan medan, pautan radio dalam julat gigahertz menyediakan julat komunikasi yang lebih besar dengan menambah baik sifat arah antena.
Daripada pertimbangan Rajah. 5 kita juga boleh membuat kesimpulan bahawa dalam zon bayang-bayang (selepas tanda 128.8 km) menurunkan frekuensi operasi talian komunikasi masuk akal. Sesungguhnya, pada titik kira-kira -120 dBm lengkung kuasa untuk frekuensi и bersilang. Itu. Apabila menggunakan penerima dengan sensitiviti yang lebih baik daripada -120 dBm, pautan radio pada frekuensi 915 MHz akan memberikan julat komunikasi yang lebih panjang. Walau bagaimanapun, dalam kes ini, lebar jalur pautan yang diperlukan mesti diambil kira, kerana untuk nilai sensitiviti yang tinggi, kelajuan maklumat akan menjadi sangat rendah. Contohnya, modem Pautan 3D Walaupun ia memberikan kepekaan sehingga -122 dBm, kadar penghantaran maklumat agregat (dalam kedua-dua arah) ialah 23 kbit/saat, yang, pada dasarnya, mencukupi untuk komunikasi KTRL dengan UAV, tetapi jelas tidak mencukupi untuk menghantar video dari pada papan. Oleh itu, julat sub-gigahertz, sememangnya, mempunyai sedikit kelebihan berbanding julat gigahertz untuk KTRL, tetapi jelas kehilangan ciri apabila mengatur saluran video.
Apabila memilih frekuensi pautan radio, anda juga mesti mengambil kira pengecilan isyarat semasa ia merambat melalui atmosfera Bumi. Untuk pautan komunikasi NS-UAV, pengecilan di atmosfera disebabkan oleh gas, hujan, hujan batu, salji, kabus dan awan . Untuk frekuensi operasi pautan radio kurang daripada 6 GHz, pengecilan dalam gas boleh diabaikan . Kelemahan yang paling teruk diperhatikan dalam hujan, terutamanya dalam intensiti tinggi (hujan). Jadual 1 menunjukkan data dengan pengecilan linear [dB/km] dalam hujan dengan keamatan berbeza untuk frekuensi 3–6 GHz.
Jadual 1. Pengecilan linear gelombang radio [dB/km] dalam hujan dengan keamatan berbeza bergantung pada kekerapan
Kekerapan [GHz] 3 mm/jam (lemah)
12 mm/jam (sederhana)
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 berikutan bahawa, sebagai contoh, pada frekuensi 3 GHz, pengecilan dalam pancuran adalah kira-kira 0.0087 dB/km, yang pada laluan 100 km akan memberikan 0.87 dB daripada jumlah pengecilan. Apabila kekerapan operasi pautan radio meningkat, pengecilan dalam hujan meningkat dengan mendadak. Untuk frekuensi 4 GHz, pengecilan dalam pancuran di laluan yang sama sudah menjadi 9.1 dB, dan pada frekuensi 5 dan 6 GHz - 28 dan 57 dB, masing-masing. Walau bagaimanapun, dalam kes ini, diandaikan bahawa hujan dengan intensiti tertentu berlaku di sepanjang laluan, yang jarang berlaku dalam amalan. Walau bagaimanapun, apabila menggunakan UAV di kawasan yang kerap hujan intensiti tinggi, adalah disyorkan untuk memilih frekuensi operasi pautan radio di bawah 3 GHz.
Kesusasteraan
1. Smorodinov A.A. Habr. 2019.
2. Kalinin A.I., Cherenkova E.L. Penyebaran gelombang radio dan operasi pautan radio. Sambungan. Moscow. 1971.
3.
4.
5.
6.
7.
8. CA Balanis. teori antena. Analisis dan reka bentuk. Edisi keempat. John Wiley & Sons. 2016.
9. Artikel Wikipedia.
10. Artikel Wikipedia.
11.
12. SM Alamouti. "Teknik kepelbagaian hantaran mudah untuk komunikasi tanpa wayar." Jurnal IEEE mengenai Kawasan Terpilih dalam Komunikasi. 16(8):1451–1458.
13.
14.
Sumber: www.habr.com