Zasięg drona problem antenna broken drone

Problemy z zasięgiem drona – przyczyny i ich eliminacja

W tym artykule przyjrzymy się, w jakich sytuacjach możemy napotkać problemy z zasięgiem drona, jakie są ich przyczyny oraz jak je skutecznie zniwelować.

Powszechnie przyjęte prawa transmisji fal radiowych

Dla zapewnienia możliwie najlepszej jakości oraz odległości sygnału przesyłanego drogą radiową sygnału, należy unikać umiejscowienia urządzeń nadawczo-odbiorczych w pobliżu innych stacji transmitujących oraz wszelkich źródeł, generujących podczas swojej pracy zakłócenia. Należy także zadbać o dobrą widoczność anten  między komunikującymi się urządzeniami oraz o zastosowanie anten o dużym wzmocnieniu sygnału.
Kluczowym zagadnieniem w przypadku rozprzestrzeniania się fal radiowych, jest strefa Fresnela:

Tekst pochodzący z mojej pracy Inżynierskiej pt. ,,Elementy i realizacja radiowej komunikacji z mikrokontrolerami” Adrian M.
Strefa Fresnela problemy z zasięgiem drona emisja fal - range problem drone
Strefa Fresnela – źródło: wikipedia.org


Strefa Fresnela opisuje obszar emitowania sygnału radiowego na linii prostej między układem nadawczym, a odbiorczym. W idealnych warunkach, gdzie na torze komunikacyjnym nie występują żadne przeszkody, strefy emitowanego sygnału przyjmują kształt elipsy, pomiędzy antenami nadajnika i odbiornika. Im częstotliwość jest niższa, tym elipsa jest bardziej ,,wypełniona” i przypomina okrąg.


Tekst pochodzący z mojej pracy Inżynierskiej pt. ,,Elementy i realizacja radiowej komunikacji z mikrokontrolerami” Adrian M.

Ustawienie anteny w aparaturze – pierwsza przyczyna problemów z zasięgiem drona

Wiele dostępnych na rynku aparatur RC ma ruchome anteny nadawcze, które możemy ustawiać wedle własnych potrzeb. Najczęściej są to anteny typu ,,bacik” , czyli dipolowe umieszczone z przodu aparatury:

FRSKY Taranis QX7 antena 2.4 GHz
Aparatura FRSKY Taranis QX7 wraz z widoczną anteną nadawczą
(dipolową) umieszczoną na przodzie.

Anteny dipolowe są najczęściej stosowanym rodzajem anteny na częstotliwości 2.4 GHz oraz 5.8GHz. Są wielokierunkowe, a więc propagują (emitują) energię o kącie 360 stopni w płaszczyźnie poziomej wokół anteny.

Problemy z zasięgiem drona antena dipolowa budowa
Budowa anteny dipolowej 3dBI 2.4GHz


Pole emitowanych fal z takiej anteny można przyrównać do obwarzanka:

antena dipolowa - promieniowanie fal


Zatem antenę nadawczą aparatury powinniśmy ustawiać zawsze tak, by całą swoją długością była skierowana w stronę modelu. Najbardziej optymalne jest ustawienie równolegle do siebie anteny nadawczej w aparaturze i anten odbiornika w modelu RC. Takie informacje często znajdziemy w instrukcji obsługi dołączonej do naszej aparatury RC:

TARANIS QX7 kierunek anteny manual
Wycinek z instrukcji użytkownika dla aparatury FRSKY Taranis QX7

Pamiętajmy, że emisja fal radiowych z anten dipolowych słabnie wraz z jej górnym końcem. Dlatego w większości przypadków unika się ustawia anteny nadawczej prostopadle do modelu.
W przypadku posiadania aparatury RC z przymocowanymi antenami na stałe – mamy dwa wyjścia:

  • pogodzić się z niedogodnościami takiego sposobu montażu anten nadawczych,
  • rozebrać aparaturę RC i zastąpić oryginalną antenę inną, jak chociażby w artykule: Wymiana anteny 2.4GHz w FLYSKY FS-I6.

Montaż anten w dronie

Jednym z głównych powodów krótkiego zasięgu RC oraz wizji FPV z modelu jest niewłaściwy montaż anten. Poniżej znajdziecie najczęściej spotykane błędy w umiejscowieniu anten nadawczych i odbiorczych.

Zakrywająca bateria LiPo

Często aktywna część anteny, tzw. ,,gorąca żyła” jest zakryta przez inne elementy znajdujące się na pokładzie drona, np. baterię zasilającą.

W takim przypadku powinniśmy (w miarę możliwości) montować baterię w taki sposób, by jak najmniejszą przesłaniała część aktywną anteny.
Czasami wystarczy samą antenę skierować tak, by jej część wychodziła za obrys baterii:

bateria zakrywa anteny - geprc elegant bnf
Dron GepRC Elegant BNF – montaż anten odbiornika RC omijający baterię LiPo

Wewnątrz ramy

Niektórzy także montują anteny odbiorników RC wewnątrz ram, czy kadłubków dronów.
Kadłubek wykonany z plastiku w małych modelach (typu 120mm>), czy nawet większych profesjonalnych (np. DJI PHANTOM, DJI MAVIC) nie stanowi zbytnio dużej blokady dla fal radiowych. Oczywiście strata i pogorszenie zasięgu także tu występuje, ale wpływ ma tutaj także samo usytuowanie anten:

dji mavic air antenna mount
DJI Mavic Air – anteny wbudowane w nóżki lądownicze
MJX Bugs 5w antenna mount drone
Wnętrze drona MJX Bugs 5w, a także widok na anteny odbiornika RC ułożone w środku plastikowego kadłubka

O wiele gorzej jest w przypadku ram karbonowych. Karbon praktycznie w całości blokuje przepływ fal radiowych. Niektórzy producenci zestawów RTF niestety nie brali tej właściwości pod uwagę i montowali (jeszcze do niedawna) anteny odbiorników RC w środku ramy.
Przykładem może być chociażby model Eachine Wizard X220 (dostępny np. w Banggood pod tym linkiem):

Problemy z zasięgiem drona wizard x220 range problem ia6b
Eachine Wizard X220 i schowane anteny odbiornika RC w środku ramy

Na szczęście praktycznie już mało kto montuje w ten sposób anteny odbiorników RC.

Prawidłowy montaż anten drona

Prawidłowo zamontowane anteny odbiorników RC i nadajników wideo są kluczem do sukcesu. Zatem jak właściwie powinny być zamontowane?

Poniżej zobaczycie ogólnie przyjęte zasady montażu anten dla większości modeli RC i FPV:

  • anteny odbiornika RC powinny być skierowane do siebie pod kątem 90 stopni – tworząc literę V skierowaną ramionami do góry:
antenna mount drone FPV
  • dla jeszcze lepszego wyniku możemy ułożyć anteny RC w kształcie litery L – jedna piono, druga poziomo do ziemi:
Montaż anteny dron antenna mount L
  • w przypadku posiadania odbiornika z jedną anteną – ta powinna być pionowo – maksymalnie w górze:
montaż R9MM antenna mount
  • antena nadajnika wideo najlepiej, by była usytuowana pionowo, bądź minimalnie pod kątem rozwartym:
Montaż anten geprc mark 2 bnf antena mount
Montaż anten w GepRC Mark 2 BNF
  • anteny odbiornika RC i nadajnika wideo nie powinny na siebie nachodzić, ani siebie wzajemnie dotykać,
  • gdy nie ma miejsca w ramie, możemy zamontować anteny odbiornika RC do ramion ramy:
Montaż anten dron FPV RC antenna mount

Oczywiście nie każda rama wielowirnikowca pozwoli nam na idealny montaż anten, dlatego czasami będziemy zmuszeni do niewielkich odstępstw od ogólnych zasad…

Problemy z zasięgiem drona – inne przyczyny

Mamy dobrze ułożone anteny w modelu i we właściwej orientacji względem ziemi. Jesteśmy pewni, że wszystko dobrze skonfigurowaliśmy w dronie, a zasięg RC/wideo nadal jest o wiele poniżej danych producenta… Pomińmy tutaj kwestię marginalnej nieuczciwości producentów sprzętu, którzy mogliby ,,na papierze” sztucznie zawyżyć zasięg swojego urządzenia…

Uszkodzone anteny

Najczęstszą przyczyną niewielkiego zasięgu RC i FPV są uszkodzone anteny – czasami nawet gołym okiem niemożliwe do zobaczenia. Przyczyną mogą być uszkodzone gniazda U.FL anten, wyrwanie z padów lutowniczych, czy też częściowo przycięte ich części aktywne:

Problem z zasięgiem drona frsky r-xsr broken antenna
Odbiornik FRSKY R-XSR i uszkodzona (wyciągnięta z gniazda U.FL.) antena

W przypadku częstotliwości 2.4GHz oraz 5.8GHz przypadkowe ,,skoszenie” śmigłem aktywnej części anteny nawet o 2 mm może pogorszyć zasięg. W najgorszym przypadku nawet o ponad połowę. Zatem zmierzmy linijką (a najlepiej suwmiarką cyfrową) długość odkrytego rdzenia anteny:

Gorąca żyła antena - problem z zasięgiem drona
Pomiar gorącej żyły anteny odbiornika RC

Następnie porównajmy zmierzoną długość naszej gorącej żyły z danymi producenta. Niestety zauważyłem, że nie zawsze producenci odbiorników RC, czy nadajników VTX podają długość części aktywnych użytych anten.

W takich przypadkach pozostaje nam przeszukiwanie forum internetowych, gdzie inni sami dokonywali pomiarów, bądź komentarzy pod produktem w sklepie.

Niepasująca polaryzacja anten

Ogromny wpływ na zasięg RC i FPV ma także polaryzacja anten. Musimy pamiętać, by zawsze używać tej samej polaryzacji dla anten nadawczych, jak i odbiorczych. Bacik z bacikiem, pagoda z pagodą, koniczynka z koniczynką, itd…

RHCP vs LHCP antenna direction kierunek anten FPV
RHCP kontra LHCP – porównanie anten koniczynek 5.8GHz

Wyjątek stanowią zestawy FPV dla dalekich lotów, gdzie najczęściej w odbiorniku diversity umieszcza się antenę panelową (kierunkową) i jako drugą – właściwą dla nadawczej. Mieszanie np. ,,bacika” z antenami typu koniczyna nie przyniesie nam żadnych korzyści, a jedynie zredukuje drastycznie zasięg przesyłania fal radiowych. Tak samo jest w przypadku polaryzacji anten VTX – RHCP ( Right Hand Circular Polarized) oraz LHCP ( Left Hand Circular Polarized) – nie możemy stosować ich razem naprzemiennie. Jeżeli mamy antenę nadawczą RHCP, to taką powinniśmy mieć również odbiorczą. I adekwatnie tak samo jest dla anten LHCP.

Niewłaściwa częstotliwość sygnału

Firma FRSKY w swoich urządzeniach RC pozwala na wybór wersji oprogramowania. W tym przypadku możemy wybrać wersję INTERNATIONAL, bądź EU LBT. Dla nas – mieszkańców Europy obowiązuje korzystanie z oprogramowania EU LBT. Skrót LBT oznacza Listen Before Talk, czyli nasłuch wszystkich dostępnych w pobliżu sieci, m.in. WiFi i wybór (w miarę możliwości) wolnego kanału dla transmisji RC.
Jak dokonać zmiany Firmware w odbiornikach i aparaturach RC FRSKY, przeczytacie w artykule: Zmiana Firmware odbiornika i modułu nadawczego FRSKY

Gdy nadal mamy problemy z zasięgiem drona – pozostałe przyczyny

Czasami nie jesteśmy w stanie zupełnie wyeliminować problemów z zasięgiem RC i FPV. Powodami takiej sytuacji mogą być:

  • duża ilość sieci WiFi w pobliżu;
  • pobliskie stacje BTS, a także inne nadajniki umieszczane na masztach radiowych;
  • usytuowanie terenu – nizina z licznymi przewyższeniami;
  • duże skupisko drzew, budynków, samochodów i innych przeszkód na drodze sterowania radiowego;
  • duża wilgotność powietrza;
  • i inne.

Jeżeli sprawdziliśmy już wszystkie wyżej opisane możliwości wyeliminowania problemów z zasięgiem drona pozostały nam dwa wyjścia:

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

× 6 = 60