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关于无人机改装增程天线

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本帖更偏重于技术讨论,某些内容可能涉及到专业术语,为了便于理解会做些类比和比喻,如有不准确,敬请谅解。本人十分欢迎技术上的交流和讨论,谢绝不当言论。

        本人曾经是摄影的资深爱好者,同时从事天线行业多年。近年来,随着无人机越来越流行,同时也带来了诸多的震撼作品,尤其是在自然风光领域,结合自己了解的领域,所以想聊聊无人机增程天线的问题,分享一些观点和产品。
        归正题,第一个要讨论的问题:是否有必要对无人机进行增程改装和优缺点。大家在买到无人机之后,有一部分人会问,为什么所明书中的飞行控制距离,我们再实际使用时无法达到?无人机的控制和图传距离与很多因素有关,比如电磁环境,自然环境,图传数据量,电池状态等等,这好比品牌手机所谓的通话时间是一样的,真实使用状态和理想使用状态差别还是很大的。
       关键问题,对于使用者来说在现实情况下,是否满意现在的距离?对额外的距离有多大的渴望?这个问题或许来的更现实。作为普通玩家,几百米的飞行距离应该是够用的,视距分辨力之外,的确还是有些风险的。如果作为自然风光爱好者或资深玩家,我认为增程改装还是很必要的,主要是无人机可以将镜头带到本人很难到达的地方,比如更高的高度,进而提供更佳的角度;更远的更不容易到达的地方,省去一些体力;更清晰的图像,让你感受到更美丽的风景;甚至有些户外爱好者用它来探路,省去来来回回的麻烦。可能每个期望增程改造的使用者有不同的目的,但在行动之前,一定要清楚自己的需求,切勿盲目。
      增程改造的优点:估计就只有控制飞行距离更远,回传图像更清晰。改造后,到底能改变多少?如果选择正确的天线和正确使用,可以实现2~3倍的距离,如果期望更远,那就需要更深入的改装,涉及的问题会更多(以后会讨论)。
       主要讨论增程改造的缺点:
       首先:拆机换线。既然拆机就有风险,有损坏遥控器的可能性,其实就是换个同轴转接线,实现IPEX到SMA转接。如果仔细认真的操作,损坏的可能性很低很低,但并不代表没有。同时产生一个更关键的问题,拆机了质保是不是成问题了?这个需要无人机厂家回答。
       其次:拆掉了原有的棒状天线,引出了SMA转接头,外观发生了变化。产品的外观对厂家来说十分重要,因为体积是厂家之间比拼的重要指标,多数客户还是希望无人机小巧,甚至是口袋式。改装后的无人机,莫名多出一大块天线面积和厂家的设计理念有些违背,所以厂家不得不做些妥协。本人更建议厂家给消费者增加一个备选项,不就是增加一个转接线吗?客户更方便了更满意了,销售量可能会更好。
       第三:由自带天线变成额外天线,给保存,安装,使用都会带来一定的麻烦。如果某天忘了带天线,那无人机就是个摆设了。比如有人认为做了改装,就万事大吉,其实这仅仅是个开始,你需要了解很多天线使用的常识,否则会出现效果比原来还差的情况。
       第四:无人机可以飞更远了,作为主人你要考虑无人机别飞丢了,要不没电了,走不回来了,需不需要买一个额外的保障?
      总的来说,无人机增程是小部分人需要考虑的事情,因为无人机的标配天线已经满足了大部分客户的需求。
                               --------未完待续
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北京飞友不容易  Mavic Mini认证用户 2020-6-19 2#
你不是以前发过吗?
楼主   2020-6-19 3#
       第二个要讨论的问题—无人机增程的途径
       既然说到增程,就不可避免简单讨论一下无人机的无线系统(本人没有设计过无人机,可能存在偏颇之处)。
       这种无线系统存在两个链路,上行链路和下行链路。
       假定上行链路:遥控器到无人机,这个过程是:发射功率(遥控器端)天线(遥控器端)空间距离衰减天线(无人机端)接收信号灵敏度(无人机端);
      假定下行链路:无人机到遥控器,这个过程:发射功率(无人机端)天线(无人机端)空间距离衰减天线(遥控器端)接收信号灵敏度(遥控器端)。
      发射功率和接收信号灵敏度是设备自身设计好的,可调整空间很小。比如增加发射功率,你就要考虑电池能耗和是否满足无线电发射功率要求(FCC/CE/SRRC)等。
      
这是有国家标准的,如果超出,那就要小心了。当然假如发射功率是26dBm,那就比20dBm信号传的远。比如提高接收信号灵敏度,那就更困难了,因为涉及的器件更多。通常在考虑价格合理的情况下,厂家都会选择灵敏度高的器件。
      还有两个重要的方法是调整遥控器端天线和无人机端天线。天线本身是一个无源被动元件,也就是说对信号的功率没有放大作用,不像放大器那样可以把能量放大,但天线却可以进行信号空间放大。是不是有点绕?先讲一下被动元件是什么意思,比如你给天线输入1瓦能量,他能辐射出去多少?必然少于1W,其他的能量哪儿去了,一部分返回到发射机,一部分被消耗。常见的被动元件就是电阻,电容,电感,其实天线在某一频率下,就可以分解成它们。再讲一下空间信号放大,就是指在某些特定角度或角度范围内,信号增强了,所以实现了空间信号放大了。两个综合起来讲,由于某些方向信号增强了,其他方向信号自然就减弱了,总体能量不变(其实是少了点)。
      这好比家用的电灯泡(白炽灯),挂在屋子,让光在屋子内均匀分布。由于照在屋顶上的光没什么用,就增加了灯罩,其结果是屋顶上的光变暗了,屋子其他地方变亮了,相对于均匀分布,地面的光增强了(空间信号放大)。如果把灯罩再进行改进,最后就变成了探照灯,只有一个角度有强光。灯泡还是那个灯泡,空间角度亮度却变化很大(天线的增益,指的就是某个方向角上的放大能力)。100W的白炽灯有多少能量转换成光能,很可惜只有百分之几,其他多数的能量就被消耗掉变成热能。如果换成LED灯,转换率就高很多了。灯是将电能转换成光,天线是将电能转换成电磁波,可以说有些类似。
      先说:无人机端天线增益。因为其是活动平台,正常而言,期望天线的增益是各个方向是均匀的(全向天线)。作为活动平台,时高时低,时左时右,时前时后,如果天线存在特别明显的方向性,就会导致信号传输十分不稳定,造成很多麻烦。当然,如果无人机只往高处飞(相对于遥控器),不往低处飞,无人机端的天线就可以做成有点方向性的,提高向下辐射的增益,进而实现增程。通常,不建议更改无人机端的天线,是因为天线是飞行器的一部分,如果更改是否会影响到无人机的预定飞行平衡状态?
      再说:遥控器端天线增益。遥控器掌握在操作者的手中,天线的方向相对可控,只要将遥控器天线的增益指向与无人机一致即可(增益的大小决定了对准精度);即使天线大一点重一些,不影响无人机的飞行状态,只可能导致操作有点不便。
      除此之外是否还有其他途径呢?采用分集天线系统,采用多通道系统,更好的编解码?这些不在普通改装的范围内,是设备设计者需要考虑的事情,我就不多讲了。
      除了以上硬件改造,还有什么和增程有关?简单讲讲客观环境吧,比如电磁干扰,在城市中无线设备较多,电磁干扰较大,最后导致接收信号灵敏度下降;比如雨天雾天,多云天气,就会导致无线电在自由空间传输衰减增大,进而影响飞行距离。这些情况只能具体情况具体分析,我也不多讲了。
       总而言之,常见的增程改造途径:
1,        调整发射功率。基本不可调,专业人士可尝试。
2,        无人机端天线。特别应用场景是可以的,提前做好分析。
3,        遥控器端天线。可调整空间大,但需要注意正确选择天线和使用方法。
4,        接收灵敏度。基本不可调,专业人士可尝试。
                                    ------未完待续
楼主   2020-6-19 4#
本帖最后由 天线老兵 于 2020-6-19 12:50 编辑
北京飞友不容易Mavic Mini6-19 12:46
你不是以前发过吗?
上次没注意发到圈子里的版聊区了,第一次上这个BBS,如果哪个区都能看到,我就更新原来那个就好了。
peishuyao6  Osmo Mobile 3认证用户 2020-6-19 5#
大头弥勒   认证飞友 2020-6-19 6#
高中的时候,英语老师猛K我,说你理科综合250分考了240分了,你还花那么多时间,英语你150考42,你还不多花点时间!你想过没有,哪个花时间得到的回报比较快……
自从大疆的精灵3P发布之后,在图传距离上已经孤独求败了,现在的大疆新品测试,已经没有人测遥控距离了。M300直接支持15公里遥控,早已经过了难受、能忍、够用、实用、富余、变态、脑子坏掉这些阶段,进入了有点病态的程度了。你还在想着怎么改天线……你是疯掉了呢还是疯掉了呢还是疯掉了呢……
游尘   2020-6-19 7#
安卓手机应该很好设置成FCC的,随便飞5公里都没有问题,关键是飞5公里10公里除了显示显示一下,确实意义不大,而且还是胆战心惊的,虽然我也想试一下在大山顶往10公里外的某地飞去,让朋友在那边接,到朋友头顶时按自动降落,好像还要设置一下信号丢失不返航。沿途拍风光确实也有一点点意义,相信没有遮挡的山区飞10公里,FCC的已经足够了。
董翀  Inspire 1 Pro认证用户 2020-6-19 8#
无人机增程确实是一小部分人考虑的事情
zxc12531  Phantom 4 Pro+认证用户 2020-6-19 9#
个人觉得一个是天线一个是桨 没哪个厂家综合取向玩的过大疆 改平板对全向性能又有所降低 毕竟消费者的层面低是可以低到没有限度的 所以不如以大众口味来设计 或者让产品针对某些取向(我实在编不出理由继续为A2遥控天线设计以及WIFI机解释和辩白了 所以排除吧只谈论真正摆的上台面的产品)且目前来说M2M1 P4P P3早期GL300A 哪怕是A2 无线方面都是相当优秀 甚至P3改变了对一体机的认知和标准 到M2已经是电池限制图传的发挥了 所以个人觉得当下已经没必要对天线动手了 就多高多远多久的素质三连问题上只剩下多久的问题了
楼主   2020-6-19 10#
游尘6-19 17:48
安卓手机应该很好设置成FCC的,随便飞5公里都没有问题,关键是飞5公里10公里除了显示显示一下,确实意义不大,而且还是胆战心惊的,虽然我也想试一下在大山顶往10公里外的某地飞去,让朋友在那边接,到朋友头顶时按自动降落,好像还要设置一下信号丢失不返航。沿途拍风光确实也有一点点意义,相信没有遮挡的山区飞10公里,FCC的已经足够了。
改成FCC倒是一个可以飞的更远的好办法。咱们先不管符不符合中国国家标准了,如果将发射功率由20dBm改成26dBm,我想应该电池耗电就更快了,可能无人机的飞行时间就少了点。或许这6dB的增益,可以由天线来承担,既保证了距离,又保证了飞行时间。
楼主   2020-6-19 11#
zxc12531Mavic 2 Pro6-19 22:15
个人觉得一个是天线一个是桨 没哪个厂家综合取向玩的过大疆 改平板对全向性能又有所降低 毕竟消费者的层面低是可以低到没有限度的 所以不如以大众口味来设计 或者让产品针对某些取向(我实在编不出理由继续为A2遥控天线设计以及WIFI机解释和辩白了 所以排除吧只谈论真正摆的上台面的产品)且目前来说M2M1 P4P P3早期GL300A 哪怕是A2 无线方面都是相当优秀 甚至P3改变了对一体机的认知和标准 到M2已经是电池限制图传的发挥了 所以个人觉得当下已经没必要对天线动手了 就多高多远多久的素质三连问题上只剩下多久的问题了
电池的确成了现在所有便携式设备的瓶颈,不能开源或许可以节流。至于大疆的天线,他们自己也认识到需要改变,新出的Mavic Air 2已经不是全向天线了(虽然定向性不强)。因为我没有Mavic Air 2的设备没法测,但我猜测,图传距离应该比上一版本改进不少。
有Mavic Air 2的朋友,能谈谈使用感受吗?
平常心面对  Mavic Mini 2认证用户 2020-6-19 12#
对于上面各位的说法我无法认同
M300多少钱?是否一般用家能够负担?
谁都想在有限的资源下获得无限的收获,
对于楼主有关技术性的讨论我绝对支持。
平常心面对  Mavic Mini 2认证用户 2020-6-19 13#
其实很多人改增程天线目的都不只是想飞更远,
我觉得最主要还是改善图传的质量。
楼主   2020-6-20 14#
平常心面对Mavic Mini6-19 23:16
其实很多人改增程天线目的都不只是想飞更远,
我觉得最主要还是改善图传的质量。
从我的认知来看,遥控距离和图传流畅的距离是两回事,而且两者差距巨大。
但在群里,大家都在谈遥控距离,难道大家说的遥控距离,既包含了遥控距离,也包含了图传流畅距离,并且取了两者最近的那个?
楼主   2020-6-20 15#
平常心面对Mavic Mini6-19 23:11
对于上面各位的说法我无法认同
M300多少钱?是否一般用家能够负担?
谁都想在有限的资源下获得无限的收获,
对于楼主有关技术性的讨论我绝对支持。
是的,性价比是关键,用更少的钱,干更牛的事。
至于M300系列的无人机,等我一段时间,我需要上网查查资料,再给大家分析分析。
楼主   2020-6-20 16#
本帖最后由 天线老兵 于 2020-6-20 10:09 编辑

本帖最后由 天线老兵 于 2020-6-20 10:08 编辑

第三个问题:为什么频段是2.4G和5.8G?
     上次大家注意到没有,无人机的发射功率EIRP有两个频段2.4G和5.8G。这两个频段有什么区别,各自的优缺点是什么,怎么选择?
      通常无人机使用的频段都是公共开放的频段(无委会对各个频段的应用做了划分),当然公共频段有很多,如433M,900M,2.4G,5.8G等等,大家都可以使用,但要控制发射功率,也就是每个设备有最大地盘限制,不能无限大,不能把所有人的地盘都占为己有。另外,同一频段内还可以存在多种不同协议的设备,比如2.4G频段,可以有zigbee,BT,WiFi AP等设备。BT的有效范围十米左右,WiFi AP(路由器)的范围百八十米左右,ZigBee则是极低数据量传输,间歇式工作。现在我们不得不面对一个问题,就是随着无线设备的普及,即使控制了设备的发射功率,同一地盘内,还是出现了很多同频设备,导致地盘严重重合。你的信号,对你是有用的,但对别人来说就是无用的,相当于产生了干扰,影响到别人信号的传输。同理,别人的设备也影响你的设备信号传输。为什么无人机在市区飞的近,在郊区或野外飞的远,这是重要的原因之一。
      那频率高低,对传输距离有什么影响。频率越低传输距离越远,频率越高传输越近。举几个例子或许更形象些,这里面有玩HAM的吗?这东西的频率是几兆赫兹的甚至更低,通过电离层反射进行传输,可以实现全球互联;再如,我们城市里的FM广播,100MHz的频率,一个信号发射塔可以实现200公里左右的覆盖;如果是现在的5G通信基站,信号覆盖范围也就几公里以内了。既然可以传输那么远,那为什么不用更低的频段传递信号呢?这和传输的信息大小有关,低频的HAM,可以传文字;FM就可以传语音了,5G基站传的就是高清视频了。
      为什么选择2.4G和5.8G?
      在这之前,先讨论一下无人机系统上行链路和下行链路传输的内容,上行链路(遥控器到无人机)的信息主要是一些控制信号,以便无人机按照操作者意图飞行,这条链路上传递的信息量相对较少,估计几百k每秒(和传文字差不多);下行链路(无人机到遥控器)的信息,除了位置信息,飞行状态信息等,最关键的是图像信息,前半部分的信息不大,但图像信息是巨大的,即使采用低分辨率并进行高度压缩,也有几兆到十几兆每秒。如果无线频带不够宽,就很难流畅的显示回传图像。通常载频越高,协议规定的频带会越宽,所以带图传的无人机基本不会使用1GHz以下的频率,但不需要图传的无人机可选择的频率相对多些。
       中国2.4G和5.8G频段:2.412 ~ 2.472 GHz  13个信道;5.725 ~ 5.825 GHz  4个信道。

由上图可见,规划的信道带宽为22M,但实际每个信道的间隔为5M,也就是说相邻信道有频带重合,必然会影响信号传输。如果大家同时使用同一信道,并且距离不远,那传输速率就可想而知了。假如三个无人机爱好者一起去玩,体验最不好的就是使用同一信道,次之是使用相邻信道,如果想互不影响,可以选1,6,11信道。5.8G的信道是相互独立的,每个信道20MHz,不存在频带重合。
       2.4G和5.8G频率自身有什么特性?
       电磁波具有波粒二象性,频率越高,粒子特性越明显,越像光;频率越低,波的特性越明显,越像声波。频率越高,绕射衍射的能力越差,同时也更容易衰减,所以说5.8G的绕射能力相对2.4G就差了。如果无人机和遥控器之间有建筑,山体等遮挡,信号基本就很难传过来了。比如2.4G有一定的绕射能力,同时穿墙能力较强,一堵墙没什么问题,再多几堵,衰减就很大了。再比如雨雪天气,对5.8G的影响会比2.4G大一点点。
       频段不同对天线有什么影响?
       终于说到正题上了,讲了两天和天线没什么直接关系的内容,但又不得不讲。频率是天线设计时第一个需要考虑的因素,频率对天线最大的影响就是体积。以定向天线举例,相同增益情况下,频率越低,天线体积越大。比如定向2.4G天线7dBi,体积大小为65*65*5mm;定向5.8G天线7dBi,体积大小40*40*5mm。同一频率下,如果想增益变高,天线的体积也会变大,5.8G的体积为65*65*5mm,增益可以为12dBi左右。

       另外,频宽也很重要,频带越宽,天线体积也会大些,设计难度会大一些,但只要满足相应的公共开放频段即可,如果是2.4G,只要包含2.4G~2.4835GHz,如果是5.8G,国内就要包含5.725G~5.85G。如果只是针对无人机的应用,在频带太宽也没什么用,但天线的频带太窄,那就会影响到信道的使用。
       总结起来,非图传无人机比如航模,可以选择一些较低的频段,绕射能力强,传输距离远;图传无人机最好选择高信道带宽的2.4G和5.8G,这两个用哪个频段,主要看周围的自然环境和相应频道的使用情况,避免干扰源;然后根据实际需求情况,安装合适体积的天线。
                                  ------------未完待续
zxc12531  Phantom 4 Pro+认证用户 2020-6-20 17#
天线老兵6-19 23:10
电池的确成了现在所有便携式设备的瓶颈,不能开源或许可以节流。至于大疆的天线,他们自己也认识到需要改变,新出的Mavic Air 2已经不是全向天线了(虽然定向性不强)。因为我没有Mavic Air 2的设备没法测,但我猜测,图传距离应该比上一版本改进不少。
有Mavic Air 2的朋友,能谈谈使用感受吗?
实际上大疆都是PCB板天线 除了wifi机以前用过棒状天线 只能说兼顾一点点全向性能 另外A2实际增益可能不如M1M2的折叠天线高 有朋友拆机看过还是一块小PCB板 而且鉴于A2的天线不可调 应该全向性能会比折叠控更高
真腊主  Mavic Mini 2认证用户 2020-6-20 18#
这个可以有,密切关注中。
平常心面对  Mavic Mini 2认证用户 2020-6-20 19#
天线老兵6-20 09:58
从我的认知来看,遥控距离和图传流畅的距离是两回事,而且两者差距巨大。
但在群里,大家都在谈遥控距离,难道大家说的遥控距离,既包含了遥控距离,也包含了图传流畅距离,并且取了两者最近的那个?
我不知道差别在那里,一般都会认为两者是对等的。
天线功率输出高自然在有效的操作范围内传图会更加稳定,
当然相对亦能飞更远。
只是看使用者取决于那个了
楼主   2020-6-20 20#
平常心面对Mavic Mini6-20 16:43
我不知道差别在那里,一般都会认为两者是对等的。
天线功率输出高自然在有效的操作范围内传图会更加稳定,
当然相对亦能飞更远。
只是看使用者取决于那个了
首先,要说明的一点,遥控距离远(极限值),流畅图传的距离也远(极限值)。
如果只考虑到遥控距离(不太关心图像的流畅性,可以卡顿),这两者差别就比较大了。换句话说,两者是成比例变大或变小的,
楼主   2020-6-20 21#
zxc12531Mavic 2 Pro6-20 11:11
实际上大疆都是PCB板天线 除了wifi机以前用过棒状天线 只能说兼顾一点点全向性能 另外A2实际增益可能不如M1M2的折叠天线高 有朋友拆机看过还是一块小PCB板 而且鉴于A2的天线不可调 应该全向性能会比折叠控更高
其实天线的方向性和用什么材料没关系,PCB天线可以做成定向的,也可以做成全向的,不要太纠结于材料,这只是天线实现的一种方式。我帖子中的定向天线就是一种特殊的PCB做的。
如果要仔细谈这个问题,就十分复杂了。

我没拆过A2,你把A2天线的图片发给我看一下,我就知道个大概,给大家分析分析。
龙神  Mavic Mini认证用户 2020-6-20 22#
八木天线是个很好的选择,需要的时候装上,不需要的时候拆下,而且体积小巧,之前我发过御用的八木天线打印图纸,只要有3d打印机,就可以自己diy。只需要准备一截直径为3mm的铜线即可。
zxc12531  Phantom 4 Pro+认证用户 2020-6-20 23#
天线老兵6-20 20:44
其实天线的方向性和用什么材料没关系,PCB天线可以做成定向的,也可以做成全向的,不要太纠结于材料,这只是天线实现的一种方式。我帖子中的定向天线就是一种特殊的PCB做的。
如果要仔细谈这个问题,就十分复杂了。

我没拆过A2,你把A2天线的图片发给我看一下,我就知道个大概,给大家分析分析。
图找不到了 还是PCB板 相比M2M1的折叠控变宽变短了而已
楼主   2020-6-20 24#
龙神Mavic Mini6-20 21:09
八木天线是个很好的选择,需要的时候装上,不需要的时候拆下,而且体积小巧,之前我发过御用的八木天线打印图纸,只要有3d打印机,就可以自己diy。只需要准备一截直径为3mm的铜线即可。
是的,遥控器端改造一下,用的时候装上定向天线,不用的时候拆下。花小钱,办大事。
至于自己DIY,本人鼓励尝试,但不建议,毕竟中间有太多问题,以后我会谈到。
平常心面对  Mavic Mini 2认证用户 2020-6-21 25#
天线老兵6-20 20:38
首先,要说明的一点,遥控距离远(极限值),流畅图传的距离也远(极限值)。
如果只考虑到遥控距离(不太关心图像的流畅性,可以卡顿),这两者差别就比较大了。换句话说,两者是成比例变大或变小的,
我相信…或者认为…
就航拍机而言应该是追求图传稳定性后才再考虑操控距离会比较好,
毕竟如果看不到的话也不知道自己飞到那里在拍什么而且也存在风险。
平常心面对  Mavic Mini 2认证用户 2020-6-21 26#
天线老兵6-20 23:31
是的,遥控器端改造一下,用的时候装上定向天线,不用的时候拆下。花小钱,办大事。
至于自己DIY,本人鼓励尝试,但不建议,毕竟中间有太多问题,以后我会谈到。
能否分析或者讲解一下这个八木天线跟普通反射罩那种增加的功率会比较高?
楼主   2020-6-21 27#
平常心面对Mavic Mini6-21 10:27
我相信…或者认为…
就航拍机而言应该是追求图传稳定性后才再考虑操控距离会比较好,
毕竟如果看不到的话也不知道自己飞到那里在拍什么而且也存在风险。
举双手赞成
楼主   2020-6-21 28#
平常心面对Mavic Mini6-21 10:28
能否分析或者讲解一下这个八木天线跟普通反射罩那种增加的功率会比较高?
天线是被动器件,总体上不会增加辐射功率,定向天线只在也仅限于某个角度范围内有一定的增益。所以说在这些角度上看,功率相当增加了。
天线有很多种,八木和反射罩只是其中的两个,某些角度上效果的好坏,和增益有很大关系。增益越大效果越好。
八木天线可以通过增加引向单元(增加长度),提高增益,通常会说几单元,三单元6~8dBi,五单元9~11dBi,九单元13~15dbi.
如果是反射罩天线,那就是类似于卫星天线的那种,这个和反射罩大小和馈源有关系,增益一般都是15~30dBi左右。
我猜测你说的应该是微带天线,这个就和天线面积有关,辐射单元越多,面积越大,增益越高,7dBi,12dBi,16dBi等等。
楼主   2020-6-21 29#
       第四个问题:常见无人机端天线分析
       无人机端的天线主要有GPS天线和WIFI天线。我们就讨论一下DJI的几款产品天线方案,不知道版主和工作人员是否有意见,如有不当,请见谅。其实大疆的天线方案总体是很好的,可以看出大疆对天线的重视程度。
       一、GPS天线接收定位信号,除了经纬度,也应该包含高度,它是通过多卫星信号之间的时差进行运算定位的,如果包含了高度,那必须要有足够的搜星能力,如果是用于测绘的无人机,定位要求更高,就可以采用多GPS系统增强定位精度。卫星都在天上,所以GPS天线都是定向的,主瓣都指向天空,理想状态是半球型的,也就是说增益不能太高,不能变成探照灯,否则搜星数量会急剧减少。由于带宽很窄很窄,体积又不能太大,陶瓷天线就成了首选方案。

       前一个是普通消费级无人机,GPS天线位于设备内部,和主板结合紧密,结构简单,性能够用。
       P4的GPS天线是单独分开的,就是保证其位于设备最高处,同时与主板间有一块很大的铜箔进行隔离(铜箔的使用合理性还需探讨,在此不下定论),性能比前面一个会好一点点。
       M600使用的额外GPS天线,通过线缆连接位于设备上方,半球形的方向图得到进一步保证,同时使用多天线系统,把定位计算误差降到最低,达到厘米级的定位应该问题不大。
      GPS系统的信号是右旋极化的,而从前两个天线来看,基本都是线极化的,这个和天线体积大小有些关系,右旋极化的天线可能制作有点难度,毕竟不需要向某些武器系统那样有极高的要求。
      二、WIFI天线系统,主要是用于无人机和遥控器之间信息传输。在无人机这端,天线最好是球形的,就是三维空间各个方向性能一致(这是理想状态,只存在于理论中)。一般在天线领域讨论的全向天线指的是水平截面为全向(360度内尽可能差别不大),比如常见的半波波长偶极子天线(理论水平全向增益2.1dBi)。实际中,全向天线水平面各个角度的增益也不是一样,一般有1~2dB的差异也算正常,这样就会导致无人机在同一位置上在不同姿态下,图传质量有好有坏,比如前后效果好,左右效果差一点。如果是这种要求,常见的偶极子天线或类偶极子天线就可以满足,毕竟性价比高,够用就行。

        从消费级的无人机天线设计来看,大疆的确关注天线的性能,天线的位置十分合理,没有因为外观,而放弃对性能的追求,细节之处显真章啊。MIMO 2X2系统,图像回传效果应该还好吧,如果用4x4系统,价格有可能就上去了。这种类偶极子天线,全向性应该还可以吧。
       P4无人机在天线的变化就大了,升级为4天线,并且靠近支架的最下方,长度位置都得到了保证,天线性能应该比较好。只是这些支柱可能妨碍了镜头的拍摄。
       M300也是用了4天线,采用MIMO 4*4系统,为了镜头的拍摄便利,改变了天线的位置。有位网友说,M300流畅图传可以达到15km,如果是实测数据,的确惊人。其实M300的天线性能应该不如P4,如果能达到这么远的流畅图传距离,M300的信号处理系统一定是改进很多,同样价格也摆在那里了。
      总结来说,大疆无人机端的天线已经不错了,消费级注重性价比,专业级注重性能,测绘级追求误差最小和镜头拍摄便利,不足由其他地方补全。还是那句话,无人机端的天线最好别改装,不是因为它的性能没有提升空间,而是涉及到的因素太多,尤其是无人机的平衡性,隐患太大。无人机天线性能的提升,还是留给大疆的设计人员和天线厂家吧。
楼主   2020-6-21 30#
我朋友说,我写的东西太杂了,没有针对性,如果大家有问题,想交流可以走线下。
我建了个微信群,大家可以去那里面聊,同时我的回复会更快些。大家也可以加我的微信。
平常心面对  Mavic Mini 2认证用户 2020-6-22 31#
天线老兵6-21 12:08
天线是被动器件,总体上不会增加辐射功率,定向天线只在也仅限于某个角度范围内有一定的增益。所以说在这些角度上看,功率相当增加了。
天线有很多种,八木和反射罩只是其中的两个,某些角度上效果的好坏,和增益有很大关系。增益越大效果越好。
八木天线可以通过增加引向单元(增加长度),提高增益,通常会说几单元,三单元6~8dBi,五单元9~11dBi,九单元13~15dbi.
如果是反射罩天线,那就是类似于卫星天线的那种,这个和反射罩大小和馈源有关系,增益一般都是15~30dBi左右。
我猜测你说的应该是微带天线,这个就和天线面积有关,辐射单元越多,面积越大,增益越高,7dBi,12dBi,16dBi等等。
感谢楼主详细分析
楼主   2020-7-1 32#
楼主   2020-7-2 33#
djiuser_1XNmM9X   2-23 14:24 34#
增加图传和遥控双频功放芯片 效果明显不 增大功率
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