FPV треш-антенна 11дб за 1 час

Когда я задумал построить эту антенну, под рукой были: 1) Г.но 2) Свист 3) Один час времени 😃 В переводе на понятный язык это звучит иначе: несколько листов тонкой потолочки, пищевая фольга, кусок пластиковой трубки сантиметров 12-ть длиной, обрезок медной трубки длиной 8 см, медная проволока диаметром 2.5мм, ну, и конечно кусочек коаксиального кабеля с уже обжатым SMA разъемом. В хозяйстве фпв-шника обычно все это добро так или иначе валяется.

Теперь о том, для чего мне это потребовалось. Есть у меня LRS от Team Blacksheep, Crossfire называется. Отличная во всех отношениях система на немного нестандартный диапазон 868 мгц. Кстати, те из вас, кто планирует использовать данную антенну для приема видео 1.2 или 2.4 ггц, или подключить ее к аппе на 2.4 ггц вместо бустера (известно, что лучший усилитель - антенна) могут смело продолжать читать дальше, т.к антенна элементарно пересчитывается на эти частоты 😃 К слову сказать, дальность аппы с такой антенной вырастет более чем в 2 раза.

Итак, Crossfire. Построена эта LRS на LoRa чипе, который в числе прочего умеет вытаскивать полезный сигнал из-под уровня шумов. Вот я тут слетал на 14км на квадрике, просто в порядке теста. Причем еще и на высоте всего порядка 100 метров. На приеме и передаче были простые диполи.

Обратите внимание на уровень сигнала (правый нижний угол экрана) на максимальном удалении. -118 дбм - и система еще вполне работоспособна! Ну, да не об этом речь. Речь о том, что эта LRS умеет слать на землю телеметрию, в том числе и сквозной канал MavLink (или эмулировать его, если мозги не APM-совместимые), но “передатчик в приемнике” у нее маломощный, всего 30 мВт. На 15-20 км в чистом эфире этой мощности вполне хватит, но после модернизации коптера с помощью одного очень хорошего человека с золотыми руками 😃, запас дальности полета значительно вырастет. До 30км железно, а скорее всего и до 35-40. Ибо 1.5 часа полетного времени, как говорится, решают.

И вот для того, чтобы принимать 30 милливатный сигнал на таком удалении, мне и потребовалась направленная антенна с приличным усилением. Городить патч, а тем более яги, не было ни времени, ни желания. Покупать готовое тоже не хотелось, т.к на этот диапазон оно или редкое, или громоздкое и тяжелое, или имеет негуманный ценник. Перебрал несколько вариантов, остановился на антенне Харченко. В терминах буржуев BiQuad.

Вот здесь: www.rcgroups.com/forums/showthread.php?t=1328260 в первых нескольких постах есть инструкция от IBCrazy на английском, с картинками. Там же и формулы, как посчитать все необходимые размеры. Кому нужно, прекрасно переводится гуглом. Но там больше о том, как построить приличную антенну. Меня же интересовая трешовая ее модификация в духе незабвенного Shuricus’a, чтобы “из кой-чего и с торчащими проводами”)))

Забегая вперед, покажу, как выглядит результат 😃

Для постройки такой антенны необходимо посчитать всего несколько величин:

Полная длина волны в см = 29800/f в Мгц
Длина секции в см = четверть волны или 7450/f в Мгц
Расстояние между активным элементом и рефлектором в см = 1/8 полной длины волны или 3725/f в Мгц

Для 868 мгц у меня получилось: 34.3 см, 8.6 см и 4.3 см соответственно. Полная длина волны относится к размерам рефлектора (квадрат со сторонами такой длины) и длине проволоки, из которой будем выгибать “бабочку”. Длина секции, соответственно, сторона “бабочки”. Ну, а третий параметр в объяснении особенно не нуждается. Размер рефлектора, конечно, внушает, все-таки 34 см. В принципе, его можно было сделать меньше, вплоть до размера, чуть большего самой “бабочки”, потеряв в усилении всего 2-3 дб. Я не эксперт по антеннам, знатоки пусть поправят. Читал, что это так.

Теперь о процессе изготовления антенны. Листы потолочки я вырезал канцелярским ножом и склеил просто двусторонним скотчем. Получился “бутерброд” толщиной около 2см. Можно меньше, можно больше, кому как фантазия подсказывает. Но если сделать меньше, не будут держаться стойки по углам бабочки и медная трубка, сквозь которую пропущен коаксиал. Далее рефлектор обклеивается несколькими слоями пищевой фольги. От лени я ее тоже на скотч посадил. Поверхность получилась не идеально ровной, но на параметры антенны это сильно не влияет, насколько я знаю.

Дальше берем проволоку, отрезаем кусок длиной ровно в ДВЕ нужных вам длин волны. Отмеряем очень точно, именно в этот момент определяется, попадете вы в нужную частоту и канал или нет! Именно здесь у антенны будет резонанс. Второй настраиваемый параметр - расстояние до рефлектора определяет только импеданс антенны на этой частоте, или, проще говоря, КСВ. Знатоки и эксперты могут сколько угодно витийствовать в соответствующих темах, но настройка по КСВ у Харченко осуществляется именно изменением расстояния “бабочки” до рефлектора 😃 Проверено лично.

Размечаем отрезанный кусок проволоки ровно на 8 одинаковых частей - секций, точно соблюдая рассчитанную ранее длину секции. Далее по этим меткам выгибаем “бабочку”. “Бабочка” должна получиться ровной и симметричной. Дальше берем медную трубочку, пропускаем через нее коаксиал и припаиваем центральную жилу и экран к центру “бабочки”, как на фото. Один угол “центра” к экрану, второй к центральной жиле. Контакта между ними быть не должно! Экран коаксиального кабеля в свою очередь припаиваем еще и к трубочке. Длину трубочки нужно выбрать такой, чтобы хватило на расстояние между бабочкой и рефлектором, плюс толщина “бутерброда” из потолочки плюс запас в 1 см, т.е итого 4.3+2+1 = примерно 7.3 см. Длину пластиковых трубочек, которые подпирают концы “бабочки”, выбираем по тому же принципу.

Проделываем отверстие по центру рефлектора и под краями “бабочки”, где должны стоять подпорки. Если возьмете потолочку, то лучше не сверлить, а продырявить просто отверткой или шилом и немного разболтать, т.к потолочка крошится. Ну, и наконец вставляем пластиковые подпорки и медную трубку с припаянной “бабочкой” в отведенные им места 😃 Убеждаемся, что “бабочка” расположена точно параллельно поверхности рефлектора, и что все ее части находятся на одинаковом от него расстоянии, у меня это 4.3 см.

Теперь берем приборы и приступаем к настройке. Если есть лампочкотестер - пойдет, если есть настоящий анализатор антенн - еще лучше. Но Харченко тем и хороша, что очень толерантна к качеству и точности изготовления. Достаточно примерно (плюс минус 1-2 мм) соблюсти указанные размеры, и антенна автоматически окажется настроенной на нужную частоту. Именно это я и сделал. И только потом проверил результат на анализаторе. Получилось вот что:

Первая картинка - КСВ. Вторая - диаграмма Смита. С ее помощью проще всего понять, где сопротивление антенны становится чисто активным, т.е где у нее резонанс. Как видим, получилось не ровно 868 мгц и не точно 50 ом, а 866 мгц при КСВ 1.1, и 47.38 Ом на частоте 871.6 (здесь у нее резонанс). И это очень и очень неплохо, учитывая, что делалось все из говна и свиста и к тому же на коленке))

Теперь несколько слов о важном. О поляризации и усилении. Поляризация этой антенны линейная. Если “бабочка” расположена горизонтально, то она вертикальная (что и требуется в большинстве случаев). Если расположить ее вертикально, то поляризация будет наоборот, горизонтальной. Усиление же, расчетное, должно быть около 10-11дб при ширине ДН в горизонтальной плоскости градусов так в 60 (что не требует суперточного наведения на цель). Что там получилось на практике, покажет только реальный полет. Не думаю, что сильно хуже теоретического.

Настроив антенну (или просто установив “бабочку” на нужном расстоянии от рефлектора), фиксируем трубочки кому как подсказывает фантазия. Я - страшно ленивый тип, поэтому просто залил все термоклеем 😃 Тем же способом фиксируем концы бабочки на подпорках.

Далее мне оставалось только изготовить удобное крепление этой конструкции на ретрансляторе РУ, для чего потребовались два мебельных уголка и два нейлоновых болта соотв. длины с гайками. Со стороны рабочей поверхности рефлектора под головки болтов рекомендую подложить шайбочки хотя бы 2 на 2 см из пластика или картона, чтобы при затяжке гаек не продавить фольгу и потолочку.

Вот и все. На изготовление антенны и креплений ушло меньше времени, чем на написание этого поста 😃 Повторяйте, чморите меня отписывайтесь в комментах. У меня все работает идеально. Сильно далеко пока не летал, но 3 км при мощности передатчика кроссфайра в 10 мвт она дает железно.

P.S: Да-да, коаксиал так гнуть нельзя! Пайка - дерьмо! И тем не менее, антенна работает и работает весьма прилично 😃 Задача в том и состояла, чтобы сделать “хорошо” кривыми руками…

P.P.S для обладателей Кроссфайра: такая антенна пригодится еще и при поиске упавшего аппарата, т.к диверсити приемник работает еще и как маячок, передавая последние координаты. И дальность приема увеличит, и направление на маяк поможет точнее определить.

upd. 08.08.2016. Кстати, небольшое добавление по КУ данной треш-антенны. На днях имел возможность сравнить. Дальность 1.5 км, мощность передатчика кроссфайра 500 мвт (пытался выловить некие косяки, поэтому так много). Один полет был с диполем на передатчике LRS, второй с моей треш-харченко. Так вот, разница в уровне принимаемого сигнала оказалась как раз 11 дбм. Вот ровно, тютелька в тютельку 😃 Так что все параметры соответствуют заявленным.

Пруфы: