Радиопомехи-ликбез

Методы помехозащищенности радиооборудования---автор Книжников ВВ

Внимание! Радио связь это самая неустойчивая система передачи информации и реальная дальность (падение иногда доходит до 10 раз!!!) сильно зависит от внешних электромагнитных факторов атмосферы, где так называемая чистота радиоэфира или разборчивость полезного сигнала промодулированной волны загрязнена излучением посторонних радиопередатчиков типа раций, радиорелейной и сотовой связи, интернет вай-фая и фоном шумов от стационарных глушилок РЭБ!!!

Проникшая через приёмную антенну или информационный шлейф паразитная радиоволна забивает навёдённым ЭДС порог база-эмитор входного транзистора  АЦП ложным сигналом и электроника перестаёт корректно работать!!!

Источники радиопомех

Паразитный радиошум или наводки от всех цифровых устройств, где крутой фронт электроимпульса генерит радиопомехи в широком спектре от 100 кГц до несколько мегагерц ------помехи в основном свистят по информационным шлейфам и шинам питания -----основные модули паразитного радиошума это

1) импульсные источники электропитания дс-дс,

2) регуляторы хода и сами электромоторы,

3) микропроцессоры в автопилотах и видеокамерах,

4) коллекторные моторы в сервоприводах,

5) сами передатчики видеоканала и радиомодемов.

6) рядом работающие бензомотор, бензонасосы и бензогенераторы с дешевыми искровыми свечами без фильтра СВЧ!!!

При подключении многочисленных электронных компонентов между собой во избежания возбуждения цепи по земляной петле всегда применять правило паука, где центр земли или минуса это тело паука, а все компоненты непересекающиеся ноги, то есть периферийные земляные провода или минуса не должны подключаться треугольником между собой!!!

Все токопроводящие материалы (карбоновые и металлические детали и узлы) должны быть заземлены на общий минус во избежании паразитных явлений!!!  

Главное это раздельное силовое питание вмг от слаботочки и пространственное разведение вмг- акку и самой электроники как можно дальше друг от друга внутри корпуса беспилотника. Иногда паразитное влияние электронных блоков друг на друга настолько сильное, что помогает только полная гальваническая развязка по питанию с полным разрывом общей земли-----то есть даже минуса нельзя соединять в общую землю и на каждый блок имеет независимый аккумулятор! Например полная независимость по питанию электронной системы искрового зажигания для бензиновых ДВС при условии высокоомных свечей (1-2 Мом), отдельное питание приёмника РУ, АП и РМ, автономное питание от своей батарейки телеметрии, камеры и видеопередатчика и конечно свой акку электро СУ!

Проверка силы радиопомехи

Самый простой способ проверки фона конкретного электронного компонента------это подключить его к питанию и к нагрузке----например регулятор хода к мотору и дать газу ---поднести бытовой радиоприемник на средних волнах на свободной частоте и слушать динамик----если пошёл свист или рокот или хрюканью, то данный компонент фонит на сотнях килогерц по линии питания!Именно шум на этом диапазоне помех и приводит к не корректной работе дешифраторов ру приемников, ацп и цап микроэлектроники.Методы защиты от электропомех--------

1) скрутить провода в косичку или витую пару,

2) заэкранировать модуль металлом и заземлить,

3) повесить ферритовое кольцо на шлейф в пару -тройку витков, 

4) в разрыв цепи питания подключить LC фильтр----каждая такая  мера помогает снизить уровень радиопомех сразу в 10 раз или в 20дб!!!

Связки

1) Есть проверенные связки приёмника и питания---самый чистый это независимое питание приемника от акку 8 в или 2 банки липо напрямую и мощных рулевых машинок через поувер-бокс! например общая длина проводов в шлейфах у летающего крыла типа паркфлаер не превышает 1м при суммарной силе тока на два сервопривода и другую электронику не более 1А и по закону Ампера напряженность электромагнитного поля прямо пропорционально проницаемости среды (для воздуха она постоянная), длине проводника умноженную на силу тока 1м х 1а=1ам, а вот у полноразмерного БПЛА массой 150кг длина только всех проводов почти 30м и ток потребления 30а на 20 мощных сервоприводов и тогда напряженность эквивалентна 30м х 30а=900ам----это в 900 раз=59дб! уровень близлежащих радиопомех больше чем на модели лк, то есть дальность устойчивой радиосвязи также уменьшится в 900 раз!!!!

и соответственно нужно применять кардинальные меры по защите приемника ру от паразитных сигналов типа полной экранировки и заземления шлефов!!!

кстати именно огромные токи в сотни и тысячи ампер и большие длины проводов в километры, плюс полная экранировка и заземление корпусов вагонов метро, трамваев и лифтов приводят к неустойчивой связи даже цифровых мобильных устройств типа смартфонов и радиостанций внутри электротранспорта!!!

2)Опто-регулятор хода от киловатта и выше питается от силового акку отдельно, потому что этот компонент самый радиошумный под нагрузкой !

3) Очень шумят все виды экшен камер и импульсные дс-дс блоки питания-----их можно использовать только с современными цифровыми приёмниками 2.4 Ггц!

4) В некоторых случаях сильной помехи в радиоэфире от вай фая нужно использовать только старый фм диапазон на 35-40 мгц с приемниками двойного преобразования псм или ку псм протоколы с файл сейфами , но они дружат только с линейными беками, то есть кренками на 5 вольт ------от импульсников или юбек у них накрывается каскад промежуточного гетеродина на 455 кгц .

5) Несмотря на высокую избирательность входных каскадов вч блоков и добротность самой приёмной антенны-------

Хорошим тоном у радистов считается, отодвигать  приёмную антенну подальше от источников помех!

6) Всегда фазовые провода от регулятора хода до мотора делать как можно короче ---желательно не более 10 см ----это ещё те грязнули так как по ним бежит переменный ток! Кстати самолётные бк моторы удлиненные с заглушенным корпусом фонят на порядок меньше чем облегченные плюшки для квадриков, где видны обмотки со всех сторон!

7) Иногда при подключении питания к многоуровневой электроники происходит грязное искровое соединение и это приводит к некорректной работе цифровых устройств или уход в защиту ----паниковать не стоит---просто повторно передернуть питание!

Станция наземного управления (СНУ)

Источники радиошума на приёмной наземной станции также сильно мешают удаленному приёму качественной картинки-----ужасно фонят жк монитор, сетевой импульсный блок питания, мобила, ноутбук, заведённый рядом автомобиль и сам ру передатчик----- поэтому всё не нужное выключить сразу,

сам видеоприёмник отнести  на пару тройку метров от монитора и ру передатчика ,

приемную  антенну поднять как можно выше, например на фотоштатив------

приёмник питать только отдельным  акку ------

дальность устойчивого приёма увеличиться минимум в два-три раза!

Кстати из выше сказанного получается, что все мониторы, очки и шлемаки со встроенными видео приёмниками рассчитаны только на ближний прием в пару-тройку км, так как всё рядом включая и ру передатчик-----на дальнюю дистанцию всё надо разносить по расстоянию и не увлекаться мощностью ру, а просто установить направленные антенны типа уда-яги или патч и расположить на возвышенности! пример аналогово видео-ретранслятора с приёмником на 1.2Г и видео-передатчиком на 5.8Г мощностью всего 1мвт! картинка на шлем или очки!

Близость экранирующих поверхностей и радио-аномалии

Часто весной, когда половодье или летом, если почва заболочена от дождя системы радиоуправления на 2.4 Гига с дуплекс протоколом при прямом расположении бпла на поверхности земли ------нет связи между приемником и передатчиком даже на расстоянии одного метра----об этом сообщает светодиод статуса режима работы приемника или тревожный зуммер передатчика!

Версия такая ----что сырая земля с растворами всяких ионов солей является проводником тока с паразитной электромагнитной аномалией и происходит расстройка ближнего поля антенны приёмника и поглощение радиосигнала поверхностью земли. Выход только один ----поднять приёмную антенну бпла на высоту не менее одного метра, то есть поставить дрон на сухую коробку или положить на капот авто,тогда радиосвязь появиться! А лучше подняться на сухую возвышенность типа холма!

Такая же паразитная аномалия по радиосвязи на 2.4 Гига наблюдается при близком расположении к поверхности земли закопанных стальных труб, электрокабелей или железобетонных плит----просто поменять место старта бпла или сдвинуться на десяток другой метров.

Проходимость радиоволны

С ростом частоты диапазона растёт поглощение земной атмосферой энергии радиоволны и падает огибаемость препятствий, так как длина волны становится короче----например для 433Мгц это 70см и пробиваемость высокая, а для 5.8Ггц где всего 5.2см и соответственно самая низкая дальность при той же мощности излучения!

Поэтому в лесу или в густой и высокой траве сантиметровый диапазон гаснет сильнее дециметрового или метрового----

это важно для сухопутных дронов------ плавающие на воде и ползующие по земле низкие беспилотники имеют более длинные радиоволны коротковолнового диапазона 27-35-40-72Мгц и метрового 144Мгц частоты и можно ещё разрешенный 433Мгц. Правда пропорционально длине волны растут габариты настроенной полноценной антенны на беспилотнике и приходится идти на компромисс----обычно длина антенны не должна превышать длину корпуса дрона и это определяет диапазон связи!

Расположение антенн

всегда соблюдать золотое правило радиста----антенна всегда должна быть вывешена наружу на воздух!

В ближнем поле антенны на расстоянии  1.62 длины волны не должно быть ни каких проводников!

например для диапазона 2.4Ггц это расстояние не менее 210 мм!

Также все приёмники ру и жпс располагать, как можно дальше от излучателя видеопередатчика и дополнительных радиомодемов по простой эмпирической зависимости----

Мощность излучения в милли-ваттах равна минимальному расстоянию до антенн приёмника в мм при условии перпендикулярности диаграмм при ослаблении в -18 дб------вертикальная и горизонтальные поляризации или правая и левая круговые!------

Ризл(мвт)=R удал(мм)

Например 600 мвт излучателя видеопередатчика, значит не менее 600мм расстояния до антенны приёмника ру и жпс!

объясняется это на примере близкого фонарика, который светит вам прямо в глаз, а вы пытаетесь смотреть при этом вдаль--- выход только один, отодвинуть фонарик аля передатчик как можно дальше от глаза аля приемника и отвернуть луч от глаз аля ортогональное расположение антенн!

Общий метод проверки помехо-защищености ру модели

Так как все электрокомпоненты расположенные на борту в совокупности это одна большая радиопомеха для приёмника,то общая проверка производится методом эмуляции слабого сигнала с ру передатчика---на большом открытом пространстве типа улица,поляна включается режим ослабления сигнала в 1000 раз кнопочкой лонг-тест и далее даётся малый газ и шевеля каналами рулей отходите от модели на 30-50м, если управление остаётся корректным,значит тест пройден!

Но если уже при дальности менее 10 метров система приходит в разнос---все рули начинают хаотично двигаться или замирать,то летать категорически нельзя!!!

Поиск неисправного электронного блока происходит методом поочередного исключения из работы каждого компонента---чаще всего это видеопередатчик, регулятор хода или импульсник!

Возврат домой при не критическом отказе в полёте возможен четырьмя способами----

1)визуальный по видео-онлайн картинке опираясь на крупные легкоузнаваемые ориентиры----типа вышка мобильной связи,высоковольтка,небоскрёб,гора,большая статуя,река,железная дорога,автострада,мыс,морской маяк!

2)по жпс навигации стрелкой указывающей на точку старта

3)методом радиолокации по рсси на приёмнике делая контрольный круг большого радиуса в пару километров

4)по магнитному азимуту