Anténa je jeden z nejdůležitějších prvků celé FPV soustavy. S anténou všechno stojí a padá. Čím větší zisk antény a čím lépe je anténa naladěná na konkrétní vysílací frekvenci, tím lepší je příjem signálu.
Zvýšit zisk vaší antény je mnohem snazší, levnější a efektivnější, než zvyšovat výkon vysílače.
Ač se to nezdá, tak je anténa dost složité zařízení, i když občas budí dojem, že je to pouze kus drátu.
Doma vám na televizi možná stačí hodit kus drátu a televize vám bude fungovat, ale u FPV je to o dost větší věda. TV se vysílá výkonem od 10 000 do 100 000W, pak jednoduše i 10 km od vysílače chytíte dobrý obraz i na jakýkoliv kus drátu. Oproti tomu FPV se většinou vysílá výkonem 0,4W-1W a tak pokud chceme na 10 km signál přijímat, tak musíme mít anténu opravdu dobrou a dobře naladěnou!
Není to tedy pouze počet decibel na co koukat a co v FPV musíme řešit.
Pojďme si ukázat teorii, základní charakteristiky a vlastnosti, které je potřeba rozlišovat u antén.
Zisk antény
Zisk antény je uváděn v decibelech dBi a spousta lidí ho považuje za jediný údaj, který u antény rozlišují. Je to sice jeden z hlavních údajů, který už na první pohled dokáže říci, jaký bude mít anténa dosah, ale zdaleka ne jediný.
Směr zisku
Ideální všesměrová anténa by vysílala a přijímala ze všech směrů stejně, bohužel nic takového jako ideální anténa neexistuje a tak je dobré znát a počítat s určitými omezeními jednotlivých antén.
Zisk a směr se udává grafem podobným tomuto:
Střed je anténa a do stran je šíření signálu. Vlevo pohled z boku, vpravo pohled shora. Jak je vidět, tak všesměrová anténa co do plochy pokrývá prostor docela dobře ve všech směrech. Když se ale podíváte z boku, tak zjistíte, že prostor nad a pod anténou je téměř nepokrytý.
Proto máte vždy tak špatný signál, když přelétáváte přesně nad sebou.
Takto by pak vypadala směrová/panelová anténa.
Všimněte si, že pokrývaný směr se podstatně změnil. Dokonce můžete létat i za sebou, ale nelétejte daleko!
V případě směrové antény by pak pokrytý směr byl podobného tvaru, jenom užší.
Velikost antény
Častou a milnou představou je, že čím větší anténa, tím lepší příjem. Velikost antény se liší podle frekvence, pro kterou je dělaná, na této frekvenci je závislá vlnová délka, na které je závislá právě ta velikost.
Na obrázku níže jsou zobrazeny antény se zhruba stejným ziskem a přesto je mezi nimi na první pohled velký rozdíl! Pravá anténa je určená pro frekvenci 1.2GHz a levá anténa pro 5.8GHz. 1.2GHz má vlnovou délku 24cm, zatím co 5,8GHz má vlnovou délku 5cm, proto na 5,8 GHz stačí podstatně menší anténa (při zachování stejných parametrů).
Tvar antény
Anténa může mít mnoho různých podob a tvarů. Obecně se ale dá říci, že ty antény, které jsou už od pohledu divného tvaru do určitého směru jsou směrové a naopak ty souměrné jsou všesměrové.
Polarizace antény
Polarizace je jeden z velmi důležitých parametrů.
Rozlišují se 2 základní:
Lineární
Lineální antény jsou všechny klasické prutové, yaggy, a panelové antény.
Mají jednu zásadní a velkou nevýhodu, je u nich velmi důležité, aby směr vysílací a přijímací antény byl stejný, jinak se účinnost těchto antén zásadně snižuje.
Lépe si to můžete představit jako žaluzie postavené na výšku, nebo na šířku. Pokud dáte za sebe dvě žaluzie, obě horizontálně, jejich styčná plocha bude po celé délce jednotlivých lamel (máte plný příjem), jakmile ale jednu z žaluzií pootočíte vůči té druhé o nějaký úhel, ze styčné plochy jednotlivých lamel se stanou jen malé body (váš příjem se drasticky zmenšil).
Pokud si to převedeme na letadlo, tak na letadlo umístíte anténu do vertikální polohy, na přijímači také a máte perfektní příjem. S letadlem vzlétnete a letíte 1km daleko a obraz je stále OK, jakmile ale zatočíte, tak z vaší svislé antény se najednou stane anténa pod úhlem 45° a tudíž z plného překryvu se stane překryv pouze pár bodů a najednou se váš příjem zhorší klidně o 50%.
Spousta lidí ale na těchto anténách létá i na velké dálky a jsou spokojeni, proč ne, není to velký problém, stačí se srovnat a signál se zase zlepší 😉
Cirkulární
Druhou možností jsou cirkulárně polarizované antény.
Princip překryvu je stejný s tím rozdílem, že cirkulární anténa se šíří v kruzích a tudíž pokud jí otočíte, tak jste stále v pohodě, protože styčná plocha se nezměnila. Viz obrázek níže.
Cirkulární antény mají mnoho výhod, kromě toho, že nejsou citlivé na náklon, tak mají i o trochu lepší dosah a oproti lineálním anténám, další výhodou je, že vám nebude odražený signál způsobovat ruchy a duchy v obraze. Tím jak signál rotuje jedním směrem, tak při odrazu svůj směr otočí a anténa ho zaznamená pouze velmi slabě. To je zároveň tak trochu i nevýhoda, protože musíte řešit směr polarizace už při výrobě. A to je další velká nevýhoda, že výběr antén není příliš velký, případně jsou dost drahé. Takže si je musíte vyrábět sami.
Tyto obrázky berte s rezervou, ono je to trochu složitější, ale pro laické vysvětlení myslím dostačují.
Impedance antény
Antény mohou být vyráběny s různou hodnotou (50, 75, 90 Ohmů) impedance. Já nejsem úplný specialista, takže vám přesně neřeknu co je výhodnější více, méně a proč. Co ale vím je, že FPV je laděný na 50 Ohmů, a veškeré komponenty musíte mít na 50 Ohmů.
Vysílač, konektory, koaxiální kabel k anténě atd. Pokud budete mít jednotlivé části s různou impedancí, tak může dojít k poškození vašich zařízení. Namísto toho aby signál anténou proletěl a vyzářil se do prostoru, tak se odrazí zpět a může poškodit vaše zařízení.
Proto pokud budete stavět anténu, nebo kupovat nějakou neoriginální, tak si dejte pozor na to, aby měla impedanci 50 Ohmů!
Konektor
Samozřejmě nesmím zapomenout na konektor. Jak již je zvykem, tak žádný výrobce se nedohodne s tím druhým, aby udělali stejné konektory, takže Některé antény mají BNC, jiné SMA, RP-SMA, N, T a spoustu dalších možností.
Vždy si tedy zjistěte, jaký konektor má váš vysílač, přijímač a podle toho si kupte/vyrobte anténu!
Naladění antény na přesnou frekvenci – SWR
Antény je potřeba ladit. Čím přesněji anténu naladíte, tím lepší budete mít příjem. Ladění antén spočívá v přidávání různých komponent, případně jejich zkracování obrušování atd.. Správné naladění se vám nepovede, pokud nebudete mít kvalitní přístroje a ty se na těchto frekvencích 2.4GHz, 5.8GHz pohybují v rozmezí 50-200 tisíc, takže většinou skončíte u teoretického výpočtu, podle kterého to vyrobíte a ono to prostě tak nějak funguje… záleží pouze na přesnosti se kterou to vyrobíte.
SWR (standing wave ratio) určuje něco jako kvalitu naladění antény a to kolik ze signálu dokáže vyzářit. Do přesnějšího popisování se nebudu poštět. Rozhodující je mít SWR co nejblíže 1. Hodnoty do 1,25 jsou stále ok. Je dobré říci, že pro přijímací antény tato hodnota může být do 1,5 a stále budete v pohodě (pokud si dáte záležet a uděláte anténu podle teoretických výpočtů, tak se vždy dostanete pod 1,5), pro vysílací antény je dobré mít SWR do 1,25. Hlavu si s tím ale příliš lámat nemusíte, protože to většinou stejně nedokážete kvalitně proměřit bez těch přístrojů za 200tis.
Na závěr vkládám perfektní vysvětlení zisků, směrovostí a polarizací na videu. Je to bohužel anglicky, ale pochopit se to dá i z obrázků.