Статья · Антенны для БПЛА

Антенны для БПЛА и FPV-дронов: как выбрать антенну видеопередатчика 5,8 ГГц, канала управления и наземной станции

У беспилотника две радиолинии — видеоканал и управление — и антенна ГНСС для навигации. Разбираем частоты 915 МГц, 1,2, 2,4, 3,3 и 5,8 ГГц, чем антенна на борту отличается от антенны пульта, какие бывают антенны для FPV («грибок», «цветок», «лампочка», «клевер», направленные), почему важна поляризация, как не перепутать SMA и RP-SMA и от чего зависит дальность — на примере антенн КАДАММ (KADAMM) для аэрофотосъёмки, инспекции и FPV.

KADAMM AUVKADAMM AUV — антенны видеоканала и управления БПЛА 915 МГц и 1,2 / 2,4 / 3,3 / 5,8 Г

KADAMM GNSS-RTK-L12-35SKADAMM GNSS-RTK-L12-35S — антенна ГНСС L1/L2 для БПЛА, МШУ 35 дБ, 20 г, SMA

KADAMM GNSS-RTK-QKADAMM GNSS-RTK-Q — спиральные антенны ГНСС L1 / L2 / L5 для БПЛА, МШУ 28–37 д

Если коротко

На борт — всенаправленные 1,7–4,7 дБи; на станцию — направленная (AUV-24-6, 6 дБи) или всенаправленная.

Полоса антенны включает каналы передатчика: 5150–5850 МГц для видео FPV, 915 МГц или 2,4 ГГц для управления.

Поляризация на обоих концах одинаковая: «линейная — круговая» теряет около 3 дБ.

Дальность решает прямая видимость; антенну подключают до включения передатчика.

Две радиолинии беспилотника

У любого дистанционно управляемого БПЛА — от FPV-квадрокоптера до самолёта для аэрофотосъёмки — две основные радиолинии. Канал управления передаёт команды пилота на борт и телеметрию обратно; канал видео (FPV — first person view, вид от первого лица) передаёт изображение с камеры на очки, монитор или наземную станцию. Третья антенна на борту — приёмная антенна ГНСС для навигации. У каждой линии своя полоса, и каждой нужна своя антенна на обоих концах.

Аппарат меняет крен и курс, поэтому на борту ставят всенаправленные антенны. На земле можно поставить направленную антенну с большим усилением и наводить её на аппарат.

Отсюда два правила, которые определяют выбор антенн для дрона. Первое: антенна на борту должна быть всенаправленной, потому что аппарат постоянно разворачивается, меняет крен и тангаж. Второе: антенна на земле может быть направленной — она даёт больше усиления, но её наводят на аппарат вручную или следящим устройством.

Частоты: 915 МГц, 1,2, 2,4, 3,3 и 5,8 ГГц

Видеопередатчики FPV чаще всего работают в полосе 5,8 ГГц (5150–5850 МГц): там широкие каналы и компактные антенны. Для большей дальности и прохождения через листву используют 1,2 и 3,3 ГГц. Каналы управления — 2,4 ГГц и полоса около 915 МГц. Антенна должна перекрывать рабочие каналы передатчика с запасом: у края полосы КСВН растёт, и часть мощности отражается обратно в передатчик.

Шкала в масштабе. Полоса 1,2 ГГц соседствует с L-диапазоном ГНСС, поэтому видеопередатчик этой полосы и антенну ГНСС на борту разносят как можно дальше.

Антенна для видеопередатчика FPV 5,8 ГГц — самый массовый запрос. В серии KADAMM AUV под эту полосу восемь исполнений: всенаправленные «грибок» AUV-58-3, «цветок» AUV-58-3B и «лампочка» AUV-58-3C по 3,0 дБи с разъёмом SMA, «грибок» AUV-58-3R под RP-SMA, антенны на кабеле AUV-58-2, AUV-58-4.5L и AUV-58-4.5L-2 (2–4,7 дБи) и AUV-58-3G на гибкой «гусиной шее» с разъёмом TNC.

Виды антенн для FPV и БПЛА

Всенаправленные: «грибок», «цветок», «лампочка», диполь

Всенаправленная антенна излучает по кругу в горизонтальной плоскости. Компактные «грибок» и «лампочка» ставят на видеопередатчик, диполи на тонком кабеле с разъёмом IPEX-1 (U.FL) — на приёмник управления, прямо на плату. Усиление 1,7–4,7 дБи: больше не нужно, потому что широкая вертикальная диаграмма держит связь при любом положении аппарата.

Направленные: для пульта и наземной станции

Направленная антенна — патч, «пэтч-панель», спиральная, кольцевая — сосредотачивает энергию в секторе и даёт 6 дБи и больше. В серии это AUV-24-6, 6,0 дБи, 2400–2500 МГц. Её ставят на пульт или станцию, когда аппарат работает в известном секторе на большом удалении. Для полётов вокруг пульта лучше всенаправленная: направленная антенна теряет аппарат, когда он выходит из луча.

Антенна «клевер»: круговая поляризация

«Клевер» — популярная антенна круговой поляризации для FPV. Круговая поляризация уменьшает провалы сигнала при кренах и отражениях, но работает только в паре с такой же антенной на другом конце. Исполнения KADAMM AUV по документации — с линейной поляризацией; если станция уже работает с антеннами круговой поляризации, такие исполнения уточняйте у менеджера.

Поляризация: почему антенны на борту и на земле должны совпадать

Если на борту антенна с вертикальной линейной поляризацией, а на земле — с горизонтальной, теоретическое ослабление стремится к бесконечности, а на практике составляет 20 дБ и больше. Пара «линейная — круговая» теряет около 3 дБ — это половина мощности. Поэтому меняют антенну только парой или проверяют поляризацию ответной стороны. У исполнений AUV-12-4, AUV-24-6, AUV-58-3, AUV-58-3B и AUV-58-3C в документации указана поляризация «вертикальная и горизонтальная».

Таблица исполнений KADAMM AUV

Исполнения по возрастанию частоты — из карточки серии. Параметры с пометкой «уточняйте у менеджера» в документации не указаны.

Исполнение	Диапазон	Усиление	Диаграмма	Форма, размер	Кабель, разъём	Мощность
AUV-915-3Y	915 МГц	3 дБи	уточняйте у менеджера	145 × 13 мм	RG1.37, 120 мм; IPEX-1 / U.FL (другие — по заказу)	50 Вт
AUV-12-3Y	1100–1300 МГц	3 дБи	уточняйте у менеджера	135 × 88,3 мм	RG141, 100 мм; SMA, вилка прямая (другие — по заказу)	50 Вт
AUV-12-4	1200–1300 МГц	4,0 ± 0,5 дБи	всенаправленная	V-образная, уточняйте у менеджера	RG086, 80 мм; SMA, вилка (штырь), позолоченный	50 Вт
AUV-24-1.5Y	2400–2500 МГц	1,7 дБи	уточняйте у менеджера	55 × 13 мм, диполь	RG1.37, 85 мм; IPEX-1 / U.FL	50 Вт
AUV-24-2.5Y	2400–2500 МГц	2,6 дБи	уточняйте у менеджера	58 × 13 мм	RG1.37, 120 мм; IPEX-1 / U.FL (другие — по заказу)	50 Вт
AUV-24-3Y	2400–2500 МГц	3 дБи	уточняйте у менеджера	55 × 7,5 мм	RG1.13, 40 мм; IPEX-1 / U.FL (другие — по заказу)	50 Вт
AUV-24-6	2400–2500 МГц	6,0 ± 0,5 дБи	направленная	кольцевая, уточняйте у менеджера	RG086, 40 мм; SMA, вилка (штырь), позолоченный	50 Вт
AUV-33-4Y	3000–3500 МГц	3,8 дБи	уточняйте у менеджера	85 × 50 мм	RG141, 73 мм; SMA, вилка прямая (другие — по заказу)	50 Вт
AUV-58-2	5150–5850 МГц	2 дБи	уточняйте у менеджера	82 × 17 мм	RG141, 64 мм; SMA, вилка прямая (другие — по заказу)	50 Вт
AUV-58-3	5150–5850 МГц	3,0 ± 0,5 дБи	всенаправленная	«грибок», Ø17 мм	RG142, 77 ± 5 мм; SMA, вилка (штырь), позолоченный	50 Вт
AUV-58-3B	5150–5850 МГц	3,0 ± 0,5 дБи	всенаправленная	«цветок», уточняйте у менеджера	RG086, 70 ± 5 мм; SMA, вилка (штырь), позолоченный	50 Вт
AUV-58-3C	5150–5850 МГц	3,0 ± 0,5 дБи	всенаправленная	«лампочка», 28 × Ø22 мм	без кабеля; SMA, вилка (штырь), встроенный в корпус	50 Вт
AUV-58-3G	5150–5850 МГц	3 дБи	уточняйте у менеджера	250 × 19 мм, на гибкой «гусиной шее»	TNC, розетка	50 Вт
AUV-58-3R	5150–5850 МГц	3,0 ± 0,5 дБи (5,8 ГГц)	всенаправленная	«грибок», уточняйте у менеджера	RG141, 78 мм; RP-SMA (вилка с гнездом)	уточняйте у менеджера
AUV-58-4.5L	5150–5850 МГц	4,4 дБи	уточняйте у менеджера	138 × 21 мм	RG141, 110 мм; SMA, вилка прямая (другие — по заказу)	50 Вт
AUV-58-4.5L-2	5150–5850 МГц	4,7 дБи	уточняйте у менеджера	108 × 21 мм	RG141, 80 мм; SMA, вилка прямая (другие — по заказу)	50 Вт

Разъём: SMA, RP-SMA, IPEX, TNC

Разъём антенны должен совпадать с ответной частью на видеопередатчике или приёмнике. SMA и RP-SMA выглядят одинаково и имеют одинаковую резьбу, но центральные контакты у них разные: у SMA-вилки — штырь, у RP-SMA-вилки — гнездо. Перепутанная пара накручивается, но контакта нет. IPEX-1 (U.FL) — миниатюрный разъём для подключения прямо к плате, рассчитан на небольшое число подключений. TNC — резьбовой разъём с хорошей стойкостью к вибрации. Подробнее — в статье о ВЧ-разъёмах.

Дальность связи: от чего зависит

Дальность радиолинии задают мощность передатчика, чувствительность приёмника, усиление антенн на обоих концах и потери в кабелях. Каждые 6 дБ запаса линии теоретически удваивают дальность в свободном пространстве: замена всенаправленной антенны 0 дБи на станции направленной 6 дБи даёт около двух раз — в пределах луча. Но решающее условие — прямая видимость: холмы, здания, лес обрывают связь раньше, чем кончается энергетический запас. Высокая мачта на станции часто даёт больше, чем лишние децибелы усиления.

Антенну подключают до подачи питания на передатчик. Без нагрузки отражённая мощность возвращается в выходной каскад и может его повредить. Антенну на борту выносят за пределы рамы, дальше от углепластиковых деталей, моторов и силовых проводов, а антенны видеоканала и управления разносят между собой.

Антенна ГНСС на борту

Навигацию обеспечивает отдельная активная антенна ГНСС на верхней стороне борта. Для беспилотников в каталоге KADAMM: KADAMM GNSS-RTK-L12-35S — L1/L2, МШУ 35 дБ, около 20 г; KADAMM GNSS-RTK-Q — квадрифилярные спиральные L1 / L2 / L5, МШУ 28–37 дБ; KADAMM GNSS-RTK-S — малогабаритные спиральные. Полоса 1,2 ГГц видеоканала соседствует с L-диапазоном ГНСС, поэтому передатчик и антенну ГНСС разносят по борту. О приёмниках и RTK для дронов — в статье «ГНСС-приёмник и RTK-модуль».

Где применяют антенны для БПЛА

Аэрофотосъёмка и картография — видеоканал и управление, RTK-навигация борта;
инспекция ЛЭП, трубопроводов, кровель — устойчивый видеоканал на удалении, направленная антенна на станции;
сельское хозяйство — агродроны с повторяемыми маршрутами;
FPV-спорт и обучение пилотов — всенаправленные антенны 5,8 ГГц, быстрая замена;
наземная робототехника — те же полосы для видео и дистанционного управления.

Как выбрать антенну для дрона: чек-лист

Частота — полоса антенны включает каналы передатчика или приёмника: 915 МГц, 1100–1300, 2400–2500, 3000–3500 или 5150–5850 МГц.
Борт или земля — на борт всенаправленная, на станцию направленная или всенаправленная по сценарию полётов.
Поляризация — такая же, как у ответной антенны.
Разъём — SMA, RP-SMA, IPEX-1 (U.FL) или TNC по ответной части.
Мощность — до 50 Вт по документации исполнений (у AUV-58-3R не указана).
Масса и размер — для малых аппаратов решает каждый грамм.

Модели

KADAMM AUV

Антенны видеоканала и управления

915 МГц – 5,8 ГГц, 16 исполнений, до 50 Вт.

Открыть карточку

KADAMM GNSS-RTK-L12-35S

Антенна ГНСС для БПЛА

L1/L2, МШУ 35 дБ, около 20 г, SMA.

Открыть карточку

KADAMM GNSS-RTK-Q

Спиральные антенны ГНСС

L1 / L2 / L5, МШУ 28–37 дБ.

Открыть карточку

KADAMM GNSS-RTK-RX-T

RTK-приёмник для БПЛА

С антенной и компасом, Ø47 мм.

Открыть карточку

Частые вопросы

Всенаправленная антенна полосы 5150–5850 МГц: «грибок» AUV-58-3, «цветок» AUV-58-3B или «лампочка» AUV-58-3C, 3,0 дБи, разъём SMA; под RP-SMA — AUV-58-3R.

На дроне — всенаправленная, чтобы связь не терялась при разворотах. На пульте можно поставить направленную с большим усилением, например AUV-24-6, 6,0 дБи, но её наводят на аппарат.

Антенна круговой поляризации для FPV. Работает в паре с такой же антенной; исполнения KADAMM AUV — с линейной поляризацией, исполнения с круговой уточняйте у менеджера.

Для 915 МГц — AUV-915-3Y, 3 дБи, IPEX-1 (U.FL); для 2400–2500 МГц — AUV-24-1.5Y, AUV-24-2.5Y или AUV-24-3Y, 1,7–3 дБи.

Резьба одинаковая, центральные контакты разные: у SMA-вилки штырь, у RP-SMA-вилки гнездо. Перепутанная пара накручивается, но контакта нет.

Обеспечить прямую видимость (поднять антенну станции), поставить на станцию направленную антенну, укоротить кабели и проверить совпадение поляризаций на обоих концах.