Poradnik dotyczy anten dipolowych w kształcie litery T i anten z jednym przewodem, które dostaje się z większością odbiorników ExpressLRS, a także anten ceramicznych przylutowanych do najmniejszych płytek. Fizyka jest ta sama w innych łączach na 2,4 GHz i 900 MHz.
Jak dipol nadaje i odbiera
Dipol promieniuje w kształcie obwarzanka. Najsilniej działa prostopadle do elementu, czyli z boków, a najsłabiej w osi, od strony końcówek. Oscar Liang opisuje najgorszy przypadek tak: końcówki anteny w aparaturze i anteny w dronie wycelowane w siebie nawzajem. Każda z nich patrzy wtedy na drugą swoim najsłabszym kierunkiem.
Anteny odbiorników mają też polaryzację liniową. Sygnał jest najsilniejszy, gdy antena w aparaturze i antena w dronie są ustawione tak samo. Pionowa antena po jednej stronie i pozioma po drugiej to polaryzacja skrzyżowana, a straty z tego powodu Oscar Liang nazywa znaczącymi. Małe anteny z jednym przewodem, stosowane w małych dronach z osłonami śmigieł, zachowują się podobnie.
Z tego wynikają dwie zasady, od których zależy cała reszta: końcówka anteny nie powinna celować w pilota, a jej ustawienie powinno być zbliżone do ustawienia anteny w aparaturze.
Co tłumi sygnał
Włókno węglowe przewodzi prąd. Karbon zbyt blisko anteny może zasłonić sygnał, osłabić go i rozstroić antenę. To samo dotyczy akumulatora, ESC i kontrolera lotu, dużych metalowych części oraz grubych przewodów zasilających. Antenę odbiornika trzymaj też z dala od nadajnika wideo i jego anteny.
Odstępu wymaga tylko element aktywny, czyli odsłonięta końcówka anteny za przewodem koncentrycznym. Sam przewód może biec wzdłuż ramy. Poradnik FPV Bible podaje konkretne wskazówki:
- co najmniej 1-2 cm elementu powinno wystawać poza karbon,
- nie prowadź elementu równolegle do karbonu,
- nie przyklejaj go taśmą płasko do ramy,
- nie zwijaj nadmiaru przewodu,
- trzymaj antenę poza zasięgiem śmigieł.
Jedna antena
Oscar Liang woli jedną antenę odbiornika zamontowaną pionowo. FPV Bible radzi wyprowadzić ją z dala od ramy, do tyłu i do góry. Oba źródła prowadzą do tego samego układu: element z tyłu drona, ustawiony pionowo, z dala od karbonu i poza zasięgiem śmigieł.
Przy lotach na duże odległości Oscar Liang montuje antenę pionowo i lekko odchyla ją do tyłu. W locie do przodu dron pochyla się nosem w dół, a to odchylenie przywraca antenie pozycję bliską pionowej.
Sposoby mocowania, od najszybszego:
- dwie opaski zaciskowe na tylnym ramieniu albo tulei dystansowej, skierowane w przeciwne strony, z elementami zabezpieczonymi koszulką termokurczliwą,
- rurki z TPU przypięte opaskami do tylnych tulei dystansowych,
- mocowanie z drukarki 3D zaprojektowane do konkretnej ramy.
W komentarzach pod swoim artykułem Oscar Liang odpowiada na dwa częste pytania. Ramiona to popularne miejsce na anteny, a silniki nie powinny przeszkadzać. Nie ma też znaczenia, która połowa dipola jest skierowana w górę.
Dwie anteny
Odbiorniki z dwoma złączami antenowymi są dwóch rodzajów i dokumentacja ExpressLRS wyraźnie je rozróżnia:
- z przełączaniem anten: dwie anteny i przełącznik, jeden układ radiowy (RP3, Namimno Flash Diversity, Matek R24-D),
- z pełnym odbiorem zbiorczym: dwa kompletne układy radiowe, każdy z własną anteną (EP1 Dual, BetaFPV SuperD).
Według poradnika ExpressLRS o doborze sprzętu dwie anteny najbardziej przydają się na średnich i dużych odległościach. Nie dopuszczają do tego, żeby przy niektórych położeniach drona w stronę nadajnika patrzył najsłabszy kierunek anteny, i ratują sytuację, gdy karbon albo beton zasłania jedną z nich.
Ułożenie pary zależy od sposobu latania:
- latanie akrobacyjne: mniej więcej 90 stopni względem siebie, jedna pionowo, druga poziomo. Dzięki temu przynajmniej jedna antena jest w przybliżeniu zgodna z anteną w aparaturze, cokolwiek dron akurat robi. Oscar Liang woli taki układ od dwóch anten pod kątem plus i minus 45 stopni, a FPV Bible proponuje te same 90 stopni z rurkami na tylnych tulejach,
- spokojne przeloty na duże odległości: w testach Oscara Lianga obie anteny pionowo, równolegle i po przeciwnych stronach drona dawały silniejsze RSSI i stabilniejsze LQ. Dron w takim locie rzadko się obraca, więc polaryzacja pozostaje przewidywalna, a gdy rama zasłania jedną antenę, druga strona drona nadal jest pokryta.
W odbiornikach z przełączaniem anten skrypt Lua ExpressLRS ma opcję trybu anten („Antenna Mode”). Ustawienie „Diversity” zostawia obie anteny aktywne i przełącza na tę z lepszym RSSI. „Ant1” albo „Ant2” używa tylko jednej anteny, zarówno do odbioru sterowania, jak i do wysyłania telemetrii. Zostaw „Diversity”, chyba że sprawdzasz anteny po kolei. W odbiornikach z pełnym odbiorem zbiorczym ExpressLRS 4.x ustala tryb między modułem nadawczym a odbiornikiem podczas synchronizacji, więc osobnego ustawienia w odbiorniku nie ma.
Anteny ceramiczne w najmniejszych odbiornikach
Odbiorniki takie jak EP2, RP2 i R24-S mają antenę na płytce. Dokumentacja ExpressLRS szereguje zasięg tak: antena ceramiczna < mały dipol (w stylu „Minimortal-T”) < dipol w osłonie < dipol półfalowy.
Nie znaczy to, że są bezużyteczne. Do wyścigów, według dokumentacji, antena ceramiczna wystarczy, bo loty są krótkie. Dokumentacja podaje też, że odbiornik z anteną ceramiczną, bez wzmacniacza odbioru (LNA) i nadawania (PA), osiąga 5 km przy 250 Hz i 100 mW, jeśli między pilotem a dronem nic nie stoi. Ten ostatni warunek jest najważniejszy. Dokumentacja ostrzega, że wciśnięcie anteny ceramicznej głęboko między płytki elektroniki, za karbon, pogarsza jej działanie. Koszulka termokurczliwa, osłona małego drona albo karbonowe części dookoła też osłabiają sygnał.
Odbiornik z anteną ceramiczną zamontuj tak daleko od karbonu i elektroniki, jak pozwala rama, a nie między płytkami.
Antena w aparaturze
Drugi koniec łącza też się liczy. Oscar Liang ustawia antenę w aparaturze albo module również pionowo, żeby pasowała do pionowej anteny odbiornika, i nigdy nie celuje jej końcówką w drona. Jeśli latasz prawie dokładnie nad sobą, na przykład zawisając nad głową, lepiej może się sprawdzić antena w aparaturze ustawiona poziomo, bo dron jest wtedy w osi pionowej anteny.
Test na stole, który sprawdza całą instalację
Poradnik ExpressLRS przed pierwszym lotem („Before First Flight”) opisuje szybki test, który wychwyci wadliwą antenę, zanim zgubisz przez nią drona:
- Zdejmij śmigła i podłącz akumulator.
- W skrypcie Lua ustaw moduł nadawczy na najniższą moc.
- Postaw aparaturę około 1 m od odbiornika, z obiema antenami ustawionymi tak samo.
- Wyłącz nadajnik wideo, przełącz go w tryb niskiej mocy albo chłodź wentylatorem.
- Odczytaj RSSI w dBm albo wartość 1RSS na ekranie telemetrii.
Dla 2,4 GHz dokumentacja uznaje za dobre wartości od około -40 dBm do -25 dBm. Dla 900 MHz około -20 dBm.
Przy wyraźnie niższych odczytach poradnik każe sprawdzić:
- czy antena w module nie jest poluzowana,
- czy przewód antenowy nie jest uszkodzony albo źle podłączony do płytki,
- czy odbiornik nie ma anteny SMD, która z natury daje niższe wartości, a jeszcze niższe pod koszulką termokurczliwą, osłoną albo w otoczeniu karbonu.
Jeśli nic nie pomaga, wymień anteny. Większość odbiorników ExpressLRS ma złącza IPEX1 (U.FL) i nada się każda antena dostrojona do właściwej częstotliwości. Dokumentacja dopuszcza też stare anteny od routerów Wi-Fi na 2,4 GHz do modułów 2,4 GHz, ale nie dwuzakresowe.
W odbiorniku z dwiema antenami telemetria pokazuje obie: 1RSS dla pierwszej anteny, 2RSS dla drugiej, a ANT mówi, która jest aktywna. Jeśli przy tym samym ustawieniu jedna wartość jest wyraźnie gorsza od drugiej, podejrzana jest ta antena albo jej przewód.
Dbaj o złącze U.FL
Złącze U.FL jest malutkie i nie nadaje się do częstego przepinania. Hirose, jego producent, podaje dla standardowej serii 30 cykli podłączenia i odłączenia. Podłącz antenę raz, potem zabezpiecz złącze, na przykład kroplą kleju na gorąco, jak radzi FPV Bible, a w miejscu, gdzie przewód wychodzi z ramy, załóż koszulkę termokurczliwą jako odciążenie.
Yuke Aero w instrukcji swojego odbiornika ExpressLRS dodaje ostrzeżenie: nie zasilaj odbiornika bez podłączonej anteny. Gdy wysyła telemetrię, wyjście wzmacniacza zostaje wtedy bez obciążenia. Ta sama ostrożność ma sens przy każdym odbiorniku ze wzmacniaczem telemetrii.
Po kraksie obejrzyj anteny przed następnym pakietem: czy elementy są na miejscu, czy koszulka jest cała i czy przewód nie jest przecięty. Jeśli coś budzi wątpliwości, przed lotem powtórz test na stole.