İçeriğe geç

Drone İçin VTX/VRX Anten Seçimi & Anten Tipleri

“Drone için en önemli parça nedir?” sorusuna verilebilecek birçok cevap olabilir. Şahsi görüşümü belirtmem gerekirse, ne motor ne de kontrol kartı derdim. Bence en önemli bileşen ve ilk başlayanların gözünde en önemsiz görüneni, antenler.


Mükemmel uçuş kartlarına, mükemmel motorlara sahip olabilirsiniz. Ancak Drone ile iletişiminiz kesilirse ya da FPV sistemi (yani görüşünüzü) kaybederseniz, bunların hiçbir önemi kalmaz. Şanslıysanız, Drone bir yerlere sert bir iniş yapar. Şanslıysanız dedim zira PV sistemi kesildiği ya da koptuğu için, Drone’unu kaybeden, kırım yaşayan tanıdıklarım oldu. En kötüsü ise, Drone’un bir insana ya da araca çarpması olur. (Bu nedenle insanların ve araçların bulunduğu alanda uçurmamaya çalışın. Uçuracaksanız da, kendinizden ve uçurduğunuz cihazdan emin olduktan sonra, kurallara uyarak uçurun.)




Drone’ların, özelliklede FPV amaçlı Drone’ların şakası yoktur. DJI dronelarında olduğu gibi otonom sistemlere ya da kurtarıcı/yardımcı sistemlere sahip değillerdir. Bu nedenle iletişimi sürekli korumak elzemdir.

Anten konusunda yabancı birçok makale olsa da, yerli fazla makale bulamadım. Bunun üzerine kendi araştırdıklarımı bir makale haline getirmek istedim. Elektrik Elektronik mühendisi ve antenlerle yakından ilgilenen birisi olarak, benim bile ilk başlarda kafa karışıklığı yaşadığımı itiraf etmeliyim. Zira seçenek çok, marka da çok. Bu nedenle her şey birbirine çok kolay karışıyor.

Drone FPV Anteni nedir ve nasıl çalışır?

Anten, elektrik enerjisini radyo dalgaları gibi elektromanyetik radyasyona dönüştüren bir cihazdır. Bir telin içinden elektrik akımı geçtiğinde, telin etrafında bir manyetik alan oluşur. Zıt yüklü akımlar taşıyan birbirine çok yakın iki telde, manyetik alanlar karşı karşıya gelir ve birbirini sönümler. Ancak, bu pozitif ve negatif tellerin yönü doğru bir şekilde konumlandırılırsa, teller elektromanyetik radyasyonu radyo dalgaları şeklinde yaymaya başlar. Bu sayede bir anten elde etmiş oluruz.

VTX noktasında, alıcı ve verici anten arasında, verinin taşınması noktasında belirgin bir fark yoktur. Ancak anten türlerinin farklılaşmasından dolayı, alıcı ve verici için farklı anten tipleri kullanmamız gerekebilir.

Frekans

FPV’de kullanılan antenler sabit frekanslı olur. Dronelarda video aktarımı için yaygın olarak 5.8GHz kullanılır. Hertz (Hz), bize dalganın frekansını yani saniyede kaç dalga oluştuğunu belirtir.

Wave_frequency.gif



Hem video hem de radyo bağlantısında, uzun mesafe kullanımlarında daha düşük frekansa sahip dalgalar kullanılır zira frekans düştükçe sizin uzun mesafe potansiyeliniz artar.

Yönlü (Directional) ve Çok Yönlü (Omnidirectional) Antenler

Farklı anten radyasyon modellerini, dalganın yönüne bağlı olarak iki kategoriye ayırırız.

Yönlü antenler, sinyali uzun mesafelerde ve belirli, dar açılı bir yönde göndermek için tasarlanmıştır.

Çok yönlü antenler, adından da anlaşılacağı gibi bir radyo sinyalinin olabildiğince çok yönde, ancak nispeten daha kısa bir aralıkta yayılması içintasarlanmıştır.

Antenna-Type.png



Yönlü antenin radyasyon modeli, Donut gibi modellenebilir. Bu Donutun içindeki her nesne, antene veri gönderebilir ve veri alabilir. Bu durum, çok yönlü antenleri drone üzerinde kullanmak için uygun yapar zira drone farklı yönlere baktığında, antenin kapsama alanı bundan etkilenmeyecektir.

Yönlü antenler, sinyali dar açılı bir aralıkta almak ve iletmek için idealdir. Bu nedenle, video vericisi tarafından iletilen sinyalin en iyi şekilde alınmasını sağlayacak şekilde, alıcı tarafında kullanılmak için uygundur. Zira alıcı yani FPV gözlüğü takan siz, drone hareketlerine nazaran sabit konumlu olursunuz.

Kazanç (Gain)

Kazanç “dBi” birimi ile ölçülür. Kazanç, bir antenin elektromanyetik radyasyonu belirli bir yönde ne kadar verimli iletebileceğinin ölçüsüdür. Yüksek kazançlı bir Drone anteni, elektromanyetik radyasyonu transfer etmede çok etkilidir ve daha konsantre dalgalara sahiptir. Bu dalgaların açıları da dardır ve çok yönlü değillerdir.

Daha düşük kazançlı antenler, uzun bir mesafeden sinyal iletmede zayıf olsalar da, daha yuvarlak bir radyasyon modeline sahip olduklarından, kısa mesafelerde hızlı ve kaliteli veri iletimi konusunda üstünlerdir.

Yüksek kazançlı (High gain) anten örneği:

3-Gain.jpg



Antenlerde Polarizasyon (Kutupluluk)

İki çeşit anten polarizasyonu vardır: Doğrusal (Directional) ve Dairesel (Circular). Doğrusal ve dairesel polarizasyon arasındaki temel fark, antenin dalgalarının ışıma modelinin nasıl yayıldığıdır.

rfid-antenna-pol-erf-community_636619617371733215.png



Doğrusal bir anten, tekil bir düzlem boyunca dikey veya yatay bir dalga yayar. Bu tip bir polarizasyon, daha fazla enerjinin taşınmasına izin verir, çünkü dalga sadece bir yönde hareket eder. Bunun yanında doğrusal bir dalganın, yayılma düzlemi içindeki bir nesnenin etrafında gezinirken karşılaştığı zorluk nedeniyle, engellerin aşılması zorlaşır, engellerin içine fazla etki edemez.

Dairesel polarize bir anten, sarmal şeklinde bir dalga yayar. Bu tip bir dalga, periyodik olarak hem dikey hem de yatay düzlemde spirallenir. Sonuç olarak, dairesel polarize anten, engelleri aşmayı gerektiren durumlarda, doğrusal antene göre daha iyi iş çıkartır. Ağaçların ya da bir duvarın arkasından geçerken, sinyal daha az kesilir ve daha az parazitlenir.

5-Antenna-linear-and-circular-polarization.jpg



LHCP ve RHCP kavramları

RHCP.jpg



Dairesel polarizasyonun iki kategorisi daha vardır, sol taraftan dairesel polarizasyon ve sağ taraftan dairesel polarizasyon.

LHCP sol taraftan polarizasyonu, LHCP sağ taraftan polarizasyonu temsil eder.

Dikkat! Vericide hangi yönde polarize anten kullandıysanız, alıcıda da o yönde anten kullanmalısınız. Örnek, alıcıda RHCP bir anten kullanacaksanız, vericide de RHCP bir anten kullanmak zorundasınız.

4-Antenna-polarization.jpg



Konnektör tipleri

Bir anteni bağlamak için, birden fazla konektör tipi vardır. En yaygın kullanılan anten konektörleri SMA ve RP-SMA konektörleridir. Konnektörlerde özel bir durum yoktur. Konnektör, droneun boyutuna göre değişmekl beraber, zorunda kalmadıkça küçük konnektörlerler tercih etmemek, SMA ya da RP-SMA tercih etmek idealdir. Zira kopma riskini azaltır.

Birçok verici UFL tipi konnektör kullansa bile, pigtail adı verilen adaptör kablo sayesinde vericilere farklı farklı antenler takabilirsiniz.

7-Antenna-Connectors.jpg



Farklı Anten Tipleri

Yazının başında da bahsettiğim gibi, fizik kanunlarına göre farklı antenlerin olmasının yanında, üretim teknikleri bakımından da farklı antenler bulunur.

Monopol

Tek kutuplu ya da monopol anten, tipik olarak zemine göre dikey olarak monte edilen tek bir düz telden oluşur. Tek kutup, çok yönlü bir anten türüdür ve doğrusal olarak polarize edilmiştir.

download.png



Dipol

Çok kutuplu ya da dipol, çok yönlü doğrusal bir anten olması açısından tek kutupluya benzer. Dipol, iki monopol uçtan uca birleşmiş gibi yapılandırılır. Dipoller genellikle uzun menzilli radyo kontrol sistemlerinin verici veya alıcı ucunda kullanılır.

9-Dipole-Antenna.jpg



Skew Planar / Cloverleaf

Bu antenler, bir koaksiyel kablonun ucuna bağlanan bir dizi tel lobdan oluşan çok yönlü, dairesel polarize antenlerdir. Bu antenler, neredeyse çoğu video vericisi veya alıcısı ile birlikte kullanılır. Yaygın kullanılan bir antendir.

unnamed.jpg



Bu antenlerin dışları, darbelere karçı kaplanabilir. Ortaya lolipop antenler çıkar:

image.jpg



Pagoda

Pagoda, yakın zamanda geliştirilmiş, çok yönlü, dairesel polarize bir antendir. Nispeten düşük maliyeti ve basit PCB yapısı nedeniyle Skew Planar / Cloverleaf tasarımına göre avantajlıdır. Ayrıca, en popüler olarak video aktarım anteni veya video alıcı anten olarak kullanılır.

pagoda2-photo1.jpg



Helezon (Helical)

Sarmal tasarım, yönlü dairesel polarize bir antendir. Sarmal, penetrasyonun da maksimize edilmesi gereken uzun menzilli uçuşlar sırasında bir video alıcı anteni olarak kullanım için idealdir. Bununla birlikte sarmalın hacmi, antenin güvenli taşınması ve video alıcısı üzerine kurulum sırasında zorluk yaratabilir.

large.jpg



Patch

Yönlü doğrusal polarize bir antendir. Patch, video alıcı anteni olarak kullanım için tercih edilen başka bir yönlü antendir. Patch kompakt ve sağlamdır, bu da sarmal antenden daha kolay monte edilmesini ve taşınmasını sağlar. Patch antenleri, benzer sarmal antenlerden genellikle daha ucuzdur.

lumenier-axii-patch-antenna-5-8ghz-rhcp-angle.jpg



Anten Çeşitliliği / İkililiği

Özellikle video alıcıda yani FPV gözlükte, uzun mesafeyi ve çok yönlü kapsama alanını yakalamk için, iki farklı anten kullanılabilir. Örenk bir kullanım senaryosu şu şekilde oluır:

  • Verici (Drone): Skew Planar / Cloverleaf, Dairesel, RHCP
  • Alıcı (FPV gözlük)
    • Anten 1: Skew Planar / Cloverleaf, Dairesel, RHCP
    • Anten 2: Patch / RHCP

FPV sistemlerdeki genel kullanım, yukarıda verdiğim örnekteki gibi olur. Mesela örnek bir gözlük konfigürasyonu:

65124090_921862518157732_5604740203097882624_o.jpg



Marka olarak, Foxeer ve Lumenier markalarını tavsiye edebilirim.

Umarım faydalı bir yazı olmuştur, okuduğunuz için teşekkür ederim. :)

Tarih:Uncategorized