Редактирование: Радиосвязь-ликбез
Внимание. Вы не представились системе.
Ваш IP-адрес будет записан в историю изменений этой страницы.Правка может быть отменена. Пожалуйста, просмотрите сравнение версий, чтобы убедиться, что это именно те изменения, которые вас интересуют, и нажмите «Записать страницу», чтобы изменения вступили в силу.
Текущая версия | Ваш текст | ||
Строка 1: | Строка 1: | ||
Радиоуправление---автор Книжников ВВ | Радиоуправление---автор Книжников ВВ | ||
− | Радиоэфир или абсолютный космический вакуум | + | Радиоэфир или абсолютный космический вакуум ---это разновидность материи то есть универсальная среда или поле проводящая электромагнитные волны(расширяющийся теплород) и гравитация(схлопывающее давление)---- это разнонаправленные энергии в чистом виде,но при этом сам эфир полностью нейтрален типа ---не имеет массы,электрозаряда,магнитного поля(спин эффект) кроме одного свойства и размерности ----скорости распространения события 300 000 000 м/с!!! |
− | Благодаря изобретению радио русским ученым Поповым на теории волн | + | Благодаря изобретению радио русским ученым Поповым на теории волн немецкого физика Герца появилась радиосвязь! |
− | Это основное дистанционное управление для большинства беспилотников на большие расстояния в десятки километров при направленных антеннах | + | Это основное дистанционное управление для большинства беспилотников на большие расстояния в десятки километров при направленных антеннах и прямой видимости между дроном и оператором! |
− | Ру делиться на аналоговый одноканальный радиосигнал типа | + | Ру делиться на аналоговый одноканальный радиосигнал типа АМ, ЧМ, ШИМ и цифровой импульсный сигнал с двоичным кодом, прыгающий по каналам и своим протоколом связи типа дуплекс ---широкополосная! |
− | + | ||
− | Аналоговое ру применяется в гражданском исполнении типа моделей и игрушек при гарантированной дальности связи до пары километров | + | Аналоговое ру применяется в гражданском исполнении типа моделей и игрушек при гарантированной дальности связи до пары километров и занимает всегда конкретный канал разрешенного радиодиапозона 27-28Мгц, 35-40Мгц и 144Мгц при непрерывном одностороннем излучении передатчиком радиоволны мощностью 50-500 мвт! |
− | Цифровое ру применяется для профессиональных задач, где требуется повышенная помехо-защищённость двухстороннего канала связи с возможностью приёма телеметрической информации с борта дрона помимо самого удаленного ручного управления! Принцип обмена данными между передатчиком и приёмником по принципу вай-фай связи между радио-модемами с мощность излучения 10-1000мвт! Мощность излучения можно замерить | + | Цифровое ру применяется для профессиональных задач, где требуется повышенная помехо-защищённость двухстороннего канала связи с возможностью приёма телеметрической информации с борта дрона помимо самого удаленного ручного управления! Принцип обмена данными между передатчиком и приёмником по принципу вай-фай связи между радио-модемами с мощность излучения 10-1000мвт! Мощность излучения можно замерить лампотестером с усиками в 1/4 лямбда! |
− | Разрешённый | + | Разрешённый диапозон 433Мгц, 900Мгц и 2.4Ггц, 5.8Ггц----чем выше частота прыгающих каналов, тем шире пропускная способность радиоканала от сотен килобит в секунду до нескольких мегабит! Существует несколько стандартов протокола связи в гражданском использовании, каждый со своей математикой и поэтому они не видят друг друга даже в одном радио диапозоне. |
− | Микроприёмники массой менее 10г обычно односторонней связи----телеметрические ру приёмники типа дуплекс более | + | Микроприёмники массой менее 10г обычно односторонней связи----телеметрические ру приёмники типа дуплекс более громозкие, но и более чувствительные, надежные и помехозащищённые! |
− | + | ||
− | + | Видеопередающее оборудование работает по тем же принципам, что и радиоуправления! | |
− | + | радиоприёмник | |
− | + | Главная хар-ка приёмника это чувствительность----у цифровых радиоуправляемых доходит до 115дб, у телевизионных аналоговых до 95дб!!! | |
− | + | ||
− | + | Чувствительность приёмника сильно портится загрязнением эфира в радиодиапозоне приёма-----например ру на 2.4Ггц и мобильный вай-фай друг друга глушат и дальность связи резко падает в городских условиях в 2-4 раза по сравнению с сельской и не заселённой местностью типа тайга, пустыня или тундра-----поэтому надо искать чистый диапозон в эфире! | |
+ | Если уровень помех в том же диапозоне -100дб,то реальная чувствительность приёмника будет тоже 100дб вместо заявленных 112дб замерянных в лабораторых условиях глухой радио эхо камеры!потеря в 12дб чувствительности эквивалентно уменьшению дальности приёма в 4 раза!!! | ||
− | + | Например в городе дальность видеосвязи на 5.8Г при мощности излучения 25 мвт не превышает 200м в прямой видимости, а за городом уже 400м, в малонаселенной глуши или на вершине холма уже 800м----при 1.2Г дальность пропорционально вырастит в 2-3 раза ! | |
+ | Чувствительность приёмника проверяется без антенны на малой мощности передатчика----при 0.1мвт излучения дожна быть дальность приёма не менее 10-15 метров! Саму приёмную антенну подбирают к конкретному приёмнику тем же методом----дальность должна быть не менее 30-50м! | ||
− | + | Простые приёмники бывают с одной приёмной антенной, вч блоком и дешифратором и сложные типа диверсити с двумя и более принимающеми каскадами----несколько антенн и вч блоков и одним дешифратором на базе микрочипа, который определяет самый чистый и мощный радиосигнал приходящий на разное расположение диаграмм ! Сейчас по мимо низкочастотного восьмиканального шима для управления электроприводов с приёмника стали применять цифровые стандарты типа сбас для увеличения каналов связи до двадцати----- возможность сразу управлять большим кол-вом функций и исполнительных механизмов одновременно! | |
+ | Но на практике сразу использовать более 5- 6 команд в ручном управлении одним оператором не получается-----поэтому большими беспилотниками управляют два-три человека, это пилот отвечающий только за вождение дрона, наводчик систем видеонаблюдения и оружия, машинист манипулятора и других функций! А бортовая автоматика помогает разгрузить одновременную многозадачность операторам дронов! | ||
− | + | Исторически напряжение питания сложилось на номинал в 5 вольт при возможном диапозоне 4-6в для питания рулевых машинок напрямую с шины приёмников! Но теперь есть линейки приёмников ру с диапозоном питания 3-35в! | |
− | + | ||
− | + | ||
− | + | ||
− | + | ||
− | + | ||
− | + | ||
− | + | ||
− | + | ||
− | + | ||
− | + | ||
− | + | ||
− | + | ||
− | + | ||
− | + | ||
− | Исторически напряжение питания сложилось на номинал в 5 вольт при возможном | + | |
Внимание----обычно приёмники идут в пластмассовом корпусе и попытка их заэкранировать металлическим заземленным корпусом вызывают расстройства вч контуров на плате! | Внимание----обычно приёмники идут в пластмассовом корпусе и попытка их заэкранировать металлическим заземленным корпусом вызывают расстройства вч контуров на плате! | ||
+ | радиомаяк | ||
− | + | В случае аварии дрона на маршруте и его не возврате на базу всегда активируетя аварийный автономный радиомаяк, работающий в импульсном режиме до одной недели -----есть два вида | |
− | + | ||
− | В случае аварии дрона на маршруте и его не возврате на базу всегда | + | |
1) жпс-трекер посылающий смс сообщение по сотовой связи на мобильный телефон с текущими координатами маяка! | 1) жпс-трекер посылающий смс сообщение по сотовой связи на мобильный телефон с текущими координатами маяка! | ||
− | 2) радиожучок с встроенным жпс приёмником работающий обычно в | + | 2) радиожучок с встроенным жпс приёмником работающий обычно в диапозоне 433Мгц на любительские цифровые радиостанции с синтезатором речи, проговаривающим текущие координаты! |
Принцип локации, как у охоты на лис---если при аварии видеолинк не отключился на борту, то можно также засечь азимут потеряшки по силе сигнала на направленную антенну видеоприёмника и идти на цель постепенно уменьшая чувствительность ручной настройкой канала! | Принцип локации, как у охоты на лис---если при аварии видеолинк не отключился на борту, то можно также засечь азимут потеряшки по силе сигнала на направленную антенну видеоприёмника и идти на цель постепенно уменьшая чувствительность ручной настройкой канала! | ||
+ | причины применения ретранслятора | ||
− | + | В условиях плохого приема радиосигналов с борта дрона применяется высотный рентранслятор на базе аэростата или коптера---- причин слабого сигнала множество | |
− | + | ||
− | В условиях плохого приема радиосигналов с борта дрона применяется высотный | + | |
1) слишком большое удаление дрона от базы! | 1) слишком большое удаление дрона от базы! | ||
− | 2) выход дрона из зоны Френеля, где диаграмма приёма у экрана земли выглядит как яйцо в космос, вместо | + | 2) выход дрона из зоны Френеля, где диаграмма приёма у экрана земли выглядит как яйцо в космос, вместо булика на высоте! |
− | 3) вход дрона в зоны | + | 3) вход дрона в зоны радиоаномалий типа залежи подземных руд, железнодорожные линии электропоездов, линии электропередачи высокого напряжения, большие отдельно стоящие металлоконструкции в виде ангаров, мостов, небоскребов, башен, труб, кораблей, вышек сотовой и радиорелейной связи! |
4) большая напряженность радиопомех в зоне мегаполисов от мобильной связи и вай фай интернета! | 4) большая напряженность радиопомех в зоне мегаполисов от мобильной связи и вай фай интернета! | ||
Строка 79: | Строка 62: | ||
6) выход дрона из зоны прямой видимости сну по причине радиотени от строений, холмов и деревьев! | 6) выход дрона из зоны прямой видимости сну по причине радиотени от строений, холмов и деревьев! | ||
− | 7) наличие на маршруте зон с открытой дуговой электросваркой и искрообразования от контактно-проводного электротранспорта типа | + | 7) наличие на маршруте зон с открытой дуговой электросваркой и искрообразования от контактно-проводного электротранспорта типа троллебус, трамвай, электричка, как источников широко-импульсной радиопомехи! |
− | 8) интерференция радиоволн в зоне приема на земле от всех отражающих поверхностей с электропроводящими свойствами типа зелёной кроны деревьев, металлопластиковые заборы, рекламные щиты и окна,висящие провода, железобетонные фасады строений---- | + | 8) интерференция радиоволн в зоне приема на земле от всех отражающих поверхностей с электропроводящими свойствами типа зелёной кроны деревьев,металлопластиковые заборы, рекламные щиты и окна,висящие провода, железобетонные фасады строений---- |
− | + | это всё так называемое радиоболото, где сильно вязнет радиосигнал в 10раз! | |
− | это всё так называемое радиоболото, где сильно вязнет радиосигнал в 10раз | + | |
смысл поднятия ретранслятора на высоту 100-300 метров это попасть в зону прямой видимости с дроном---чем выше , тем устойчивее радиосвязь! | смысл поднятия ретранслятора на высоту 100-300 метров это попасть в зону прямой видимости с дроном---чем выше , тем устойчивее радиосвязь! | ||
Строка 90: | Строка 72: | ||
− | + | связки диапозов радиоканалов | |
− | Если | + | Если видиолинк между дроном и ретранслятором в диапозоне 1.2 ггц, то передача на сну всегда в другом диапозоне например 2.4 или 5.8 ггц ----- главное чтоб гармоники сигналов с ретранслятора на сну и на дрон не попадали на частоты каналов приёма! |
− | При ручном управлении дроном со сну вне режима автопилотирования по программе | + | При ручном управлении дроном со сну вне режима автопилотирования по программе диапозон ру или радиомодема также должен быть разным --- например с земли идёт связь по 35-40 мгц на ретранслятор, а на дрон уже 433 или 900мгц! |
− | Для увеличения пробивной дальности видеолинка и радиоуправления на ретрансляторе | + | Для увеличения пробивной дальности видеолинка и радиоуправления на ретрансляторе используютя направленные антенны типа яги ортогонально расположенных друг к другу с минимальной боковой парусностью! При цифровом линке на борту дрона достаточно одной антенны для передачи видео, телеметрии и команд управления по принципу вай-фая на ретранслятор, а затем на компьютер сну! |
− | + | ||
− | + | ||
+ | Разновидностью ретранслятора является летающий видеосканер на базе маленького квадрокоптера для контроля других бпла в ближнем пространстве ----достаточно подняться выше окружающих домов в городе или деревьев в лесу на высоту 100-150 метров и просканировать весь диапозон видеолинка! | ||
Дальность радиосвязи | Дальность радиосвязи | ||
− | Напряжённость электромагнитного поля волны обратно | + | Напряжённость электромагнитного поля волны обратно расстоянию, а вот мощность излучения падает в квадрате от расстояния!!!! |
− | + | Где степень напряжённости 20lg(Uo/U)=20дб эквивалентно 10кратному усилению---- | |
− | Где степень напряжённости 20lg(U | + | |
− | 0дб=усиление в 1 | + | 0дб=усиление в 1, 1дб=1.1, 2дб=1.25, 3дб=1.4, 4дб=1.6, 5дб=1.8, 6дб=2, 10дб=3.2, 18дб=8, экв32дб=20дб+12дб=10х4=40 |
− | Степень мощности излучения принято как 10lg( | + | Степень мощности излучения принято как 10lg(Рo/Р)=10дбм эквивалентно 10мвт ---- |
1мвт=0дбм, 10мвт=10дбм, 100мвт=20дбм, 1вт=30дбм, 10вт=40дбм | 1мвт=0дбм, 10мвт=10дбм, 100мвт=20дбм, 1вт=30дбм, 10вт=40дбм | ||
− | Так называемый бюджет линии обеспечивает предельную дальность устойчивой связи между передатчиком и приёмником | + | Так называемый бюджет линии обеспечивает предельную дальность устойчивой связи между передатчиком и приёмником, как сумма логарифмов в децибелах мощности излучения , коэф.усиления антенны передатчика №1, коэф.чувствительности приёмника и коэф.усиления антенны №2 для чистого космического вакуума,он же эфир! |
− | Кбюд = излучение Tx(Ку.мощ+Ку.ант1)+чувствительность Rx(Ку.чув+Ку.ант2) = Ку.м+Ку.1+Ку.пр+Ку.2 | + | Кбюд = излучение Tx(Ку.мощ+Ку.ант1)+чувствительность Rx(Ку.чув+Ку.ант2) = Ку.м+Ку.1+Ку.пр+Ку.2 |
− | Возможность реальной дальности это разница бюджета линии связи и коэф. | + | Возможность реальной дальности это разница бюджета линии связи и коэф. поглащения энергии волны средой радиоэфира (молекулами газов воздуха)! |
− | + | Поглащение сигнала сильно зависит от погодных условий типа тумана, осадков и магнитных бурь, а также наличие листвы на деревьях и интерференции прямого и отраженного сигнала от экранирующих поверхностей типа земля, вода, строения, горы! | |
− | + | ||
− | Тогда при реальном | + | Тогда при реальном поглащении атмосферой Земли в прямой видимости с учётом запаса на сигнал-шум 6дб---- |
− | + | ||
− | + | ||
Кпог=-50дб для 1.2Г--- | Кпог=-50дб для 1.2Г--- | ||
Строка 130: | Строка 107: | ||
Кпог=-60дб для 5.8Г!!! | Кпог=-60дб для 5.8Г!!! | ||
+ | и математически получаем дальность устойчивой связи в метрах как десять в степени равной Костаток делённый на 20дб--------l(м)=10((Кбюд+Кпог)/20дб) | ||
Расстояние связи в км l=1км х эквивалент (Кдал)---- Кдальности(дб)=(Кбюд+Кпог-60дб), | Расстояние связи в км l=1км х эквивалент (Кдал)---- Кдальности(дб)=(Кбюд+Кпог-60дб), | ||
− | где -60дб или | + | где -60дб или 1 000 кратного ослабления-затухания эквивалентно 1км дальности ! |
При ру 2.4Г мощностью 100мвт или Ку.м=20дбм и стандартной чувствительностью Ку.пр=105дб на диполях по 2дб получаем | При ру 2.4Г мощностью 100мвт или Ку.м=20дбм и стандартной чувствительностью Ку.пр=105дб на диполях по 2дб получаем | ||
Строка 140: | Строка 118: | ||
Например с видео-передатчиком 1.2Г мощностью 1 вт или Кум =30дбм и диполе Ку.1=2дб при чувствительности стандартного видеоприёмника Купр= 90дб и направленной антенны типа пятиэлементной уда-яги Ку.2=10дб получаем Кбюд=132дб -------- | Например с видео-передатчиком 1.2Г мощностью 1 вт или Кум =30дбм и диполе Ку.1=2дб при чувствительности стандартного видеоприёмника Купр= 90дб и направленной антенны типа пятиэлементной уда-яги Ку.2=10дб получаем Кбюд=132дб -------- | ||
тогда Кдал=132дб-50дб-60дб=22дб или l=1км х экв(22дб)=12.5км! ---рекомендуемая высота перепада это 1/10 расстоянию--- | тогда Кдал=132дб-50дб-60дб=22дб или l=1км х экв(22дб)=12.5км! ---рекомендуемая высота перепада это 1/10 расстоянию--- | ||
− | предел устойчивой | + | предел устойчивой видеокартинки на подстилающей поверхности на высоте 1.2км! |
− | Для сравнения в открытом космосе,где нет паразитного | + | Для сравнения в открытом космосе,где нет паразитного поглащения среды, дальность того же комплекта была бы в 320 раз больше или 4000км!!! Например |
− | на высоте 40 тысяч км висят спутники-ретрансляторы | + | на высоте 40 тысяч км висят спутники-ретрансляторы геостанционарной орбиты для трансляции спутникого телевидения на планету Земля.При запасе двух-трёх мощностей для пробивания сигналом 100 км атмосферы направленное радиоизлучение покрывает до четверти поверхности планеты---- приёмная тарелка телевизора с острой диаграммой направлена строго на спутник в зоне прямой видимости! Чем острее луч диаграммы, тем выше коэф. усиления антенны!!! |
− | + | ||
− | + | ||
− | + | ||
+ | Постоянная Больцмана при температуре приёмника 293К=+20С -----тепловой шум радиоэфира (ик-волны)фон= -120дб!!! | ||
+ | поэтому входные каскады приёмников дальней космической связи сильно охлаждают чтобы повысить чувствительность! | ||
Где все? космос с точки зрения радиоастрономии | Где все? космос с точки зрения радиоастрономии | ||
− | От Солнца до ближайшей звезды | + | От Солнца до ближайшей звезды 3.5 световых года или 3.2 х(10)13 км!!! если рассчитать бюджет двухсторонней радио линии между нами и мнимыми туземцами , то это не менее 330 дб---- чудовищно мощная и крупногабаритная радио-аппаратура, например наземные станции космической связи только в пределах нашей солнечной системы радиусом всего 4 х(10)10 км это целое здание плюс очень узко направленная антенна типа тарелки диаметром пару-тройку десятков метров !!! А теперь представим , что ближайшая разумная цивилизация нашего уровня находится в 1000 световых годах!!!одним словом чтобы послать им радио сигнал нужной мощности сравнимой с излучением карликовой звезды у нас просто нет такого оборудования ! |
Строка 157: | Строка 134: | ||
Самые распространенные связки антенн для дальней связи на десятки километров с беспилотником ------ | Самые распространенные связки антенн для дальней связи на десятки километров с беспилотником ------ | ||
− | 1) при вертикальной поляризации | + | 1) при вертикальной поляризации коасильный диполь или V-антенна 2-2.5 дб с диаграммой бубликом или коллинеар 4-5дб блином с стороны дрона и направленные антенны типа патч 8-10дб или волновой пяти-элементный канал 10-11 дб(она же Уда-Яги) со стороны СНУ! |
− | 2) при круговой поляризации левого и правого вращения хороши клевер 1.5дб с | + | 2) при круговой поляризации левого и правого вращения хороши клевер 1.5дб с пышкой и семи-восьми витковый хеликс 10-12дб! |
3) также применяются антенны би-квадрат 10дб, вивальди 8дб на приём и грибок-пагода 5дб на передачу! | 3) также применяются антенны би-квадрат 10дб, вивальди 8дб на приём и грибок-пагода 5дб на передачу! | ||
− | 4) в особых случаях сверхдальней связи на сотни километров применяют станции с направленными антенн-трекерами на борту дрона и на сну | + | 4) в особых случаях сверхдальней связи на сотни километров применяют станции с направленными антенн-трекерами на борту дрона и на сну постоянно нацеленных друг в друга в автоматическом режиме слежения! |
− | + | ограничение | |
− | + | Чтобы ресурс радиопередатчика был большим, требуется хорошее охлаждение электронной платы вч блока радиатором, согласованая антенна и дефорсирование по удельной мощности излучения----удельная мощность потребления не должна превышать 0.1 вт/г! | |
− | + | ||
− | + | ||
− | Чтобы ресурс радиопередатчика был большим, требуется хорошее охлаждение электронной платы вч блока радиатором, | + | |
например-----честная потребляемая мощность передатчика при КПД изл= 25% при массе 30г не более 30х0.1=3вт внутри корпуса бпла! | например-----честная потребляемая мощность передатчика при КПД изл= 25% при массе 30г не более 30х0.1=3вт внутри корпуса бпла! | ||
это всего четверть на выходе и 750 мвт излучения при токе потребления 3вт/12в=0.25а! | это всего четверть на выходе и 750 мвт излучения при токе потребления 3вт/12в=0.25а! | ||
− | |||
− | |||
− | |||
− |