Твой первый квадрокоптер: теория и практика - [16]
Поскольку полетный контроллер может самостоятельно обрабатывать последовательный управляющий сигнал, можно подключить маленький и легкий сателлит непосредственно к контроллеру и обойтись без основного приемника, уменьшив вес и энергопотребление. Такое решение популярно при разработке миниатюрных конструкций, которые обычно не улетают из зоны устойчивой связи.
Встроенная телеметрия
Поскольку почти все современные пульты управления, даже недорогие, оснащены матричным графическим дисплеем, вполне логично использовать этот дисплей для отображения данных телеметрии. Для этого можно заменить прошивку пульта версией, поддерживающей вывод телеметрии, и внести изменения в конструкцию пульта, подключив к нему внешний приемник. Но проще приобрести готовый комплект модулей, например FrSky. Модуль, подключаемый к пульту, содержит не только передатчик радиоуправления, но и приемник сигналов телеметрии. Существуют также дорогие и сложные комплекты аппаратуры радиоуправления со встроенной функцией телеметрии и даже с отдельным специальным дисплеем на пульте.
Конструкции и типы антенн, применяемых в радиоуправлении, зависят от назначения устройства. Чтобы понимать эту зависимость, необходимо иметь хотя бы общее представление об основных параметрах антенны. Эти параметры тесно взаимосвязаны, и рассматривать их следует в комплексе.
Диаграмма направленности — это графически выраженная зависимость коэффициента усиления антенны в зависимости от направления в заданной плоскости. Упрощенно говоря, это зависимость эффективности работы антенны от направления в пространстве. Примером всенаправленной антенны является вертикальный штырь. Его диаграмма направленности в горизонтальной плоскости представляет собой круг, т. е. направление излучения или приема не имеет значения. У направленной антенны всплески коэффициента усиления на диаграмме называют лепестками.
На рис. 2.11 показан пример диаграммы для узконаправленной антенны. На диаграмме видны три характерные области — 1, 2 и 3. Область 1, которой соответствует наибольший уровень принятого сигнала, называют основным, или главным лепестком диаграммы направленности. Области 2 и 3, находящиеся со стороны рефлектора антенны, называются задними и боковыми лепестками. Наличие этих лепестков свидетельствует о том, что антенн принимает радиоволны не только спереди (в рабочем направлении), но и сзади (со стороны рефлектора), что снижает помехоустойчивость приема. Аналогично, при передаче наличие побочных лепестков снижает эффективность излучения в рабочем направлении. В связи с этим при разработке и настройке антенны стремятся уменьшить число и уровень задних и боковых лепестков.
Рис. 2.11. Пример диаграммы направленности антенны
Поскольку в радиоуправлении мы имеем дело с объектом, свободно перемещающимся в пространстве, необходимо принимать во внимание объемную диаграмму направленности. Например, для штыревой антенны это "бублик" с максимумом в направлениях, перпендикулярных штырю. В продольном направлении штыревая антенна не излучает и не принимает сигнал.
Коэффициент усиления показывает, во сколько раз нужно изменить сигнал на входе антенны относительно сигнала на входе идеальной всенаправленной антенны, чтобы в точке приема напряженность электромагнитного поля не изменилась.
Коэффициент усиления, выраженный в децибелах (дБ, dBi), может быть как положительным, так и отрицательным. Отрицательное значение присуще антеннам с низким КПД (коэффициентом полезного действия): укороченным, малогабаритным, широкополосным. Низкий КПД не означает низкую направленность антенны. Например, антенна с узкой диаграммой направленности может иметь низкий КПД и "плохо" излучать или принимать сигнал вследствие затуханий сигнала в элементах конструкции.
Рабочая частота (полоса частот) — это частотный диапазон, в котором антенна реализует не менее 90 % от своего максимального КПД. Рабочая частота жестко связана с геометрическими размерами и конструкцией антенны. Чем больше длина волны, тем крупнее антенна. Поэтому увеличение рабочей частоты до 2,4 ГГц существенно снизило габариты и вес антенн.
Поляризация — это направленность вектора электрической составляющей электромагнитной волны в пространстве. Различают вертикальную, горизонтальную и круговую поляризацию. Этот параметр важен для учета взаимной ориентации антенн в пространстве. Например, если штыревая антенна передатчика расположена вертикально, то и штыревая антенна приемника должна быть расположена вертикально, иначе уровень принимаемого сигнала может существенно снизиться. Кроме того, радиосигнал может изменить поляризацию при прохождении через неоднородности воздушных масс ("воздушные линзы"). Поэтому приемники авиамоделей часто снабжают дополнительными антеннами с разной ориентацией в пространстве.
Рабочая мощность — параметр, важный для передающей антенны. Превышение подводимой к антенне мощности может привести к выходу из строя не только антенны, но и передатчика. Причем второе даже более вероятно.
Принцип обратимости антенн гласит, что свойства антенны (диаграмма направленности, коэффициент усиления, рабочая частота) не зависят от того, работает ли антенна на передачу или на прием.
