Як уникнути інтермодуляційних спотворень і забезпечити стабільний відеосигнал FPV

[Magshifter]

FPV (First Person View) — це технологія, яка дає змогу операторам безпілотників керувати дронами з перспективи першої особи за допомогою бортової камери та відеопередавача. Для ефективного використання FPV-дронів необхідно розуміти особливості частотних діапазонів і технічні аспекти їхнього налаштування, що допомагає уникати перешкод і забезпечувати стабільність роботи системи. У цій статті розглядаються рекомендації та перевірені практики з управління частотами для FPV.

Для передачі відеосигналу в FPV зазвичай використовується частота 5,8 ГГц, тоді як радіоуправління працює на 2,4 ГГц або 900 МГц. Частота 5,8 ГГц обрана через її доступність для громадського використання. До пристроїв, що також працюють на цій частоті, належать Wi-Fi маршрутизатори, Bluetooth пристрої, бездротові телефони, радіоняні та автоматизовані системи, такі як дистанційне відкриття воріт.

​

Уявімо, що шосе, через яке мчать автомобілі, є аналогом радіочастоти. Кількість машин, що проїжджають через певну точку, визначає частоту автомобілів на шосе. Аналогічно, радіочастота — це кількість радіохвиль, які проходять через конкретну точку за одну секунду. Частота вимірюється в герцах, і типові значення можуть коливатися від кількох кілогерц для AM-радіо до сотень гігагерц.

Основні частоти, що використовуються в FPV:

• 900 МГц
• 1,2 ГГц / 1,3 ГГц
• 2,4 ГГц
• 3,3 ГГц
• 5,8 ГГц

Розглянемо кожну з них детальніше:

5,8 ГГц: Це найбільш популярна частота для відеопередачі завдяки стабільному сигналу і мінімальним перешкодам. Однак її дальність обмежена, і вона чутлива до перешкод від будівель і дерев.
2,4 ГГц: Використовується як для відео, так і для управління дроном. Має більший радіус дії в порівнянні з 5,8 ГГц, але одночасно часто зазнає перешкод від інших пристроїв, таких як Wi-Fi.
1,2 ГГц і 900 МГц: Ці частоти використовуються рідше через регулювання в деяких країнах, але мають набагато більший діапазон і здатні краще проходити через перешкоди. Однак якість відео на цих частотах може бути нижчою.
Корисна порада: Якщо ви часто стикаєтеся з втратою відеосигналу, це може бути через перешкоди від інших бездротових пристроїв у вашому домі. Спробуйте вимкнути Wi-Fi маршрутизатор для покращення сигналу.

ДІАГРАМА ЧАСТОТ FPV​

​

Канали для передачі радіосигналу рівномірно розподілені в певному частотному діапазоні, з розривом між каналами від 19 МГц до 40 МГц. Існують різні частотні діапазони, зокрема L (низький) і H (високий), а також спеціальні, як діапазон «U», який починається з частоти 5325 МГц, і діапазон «O», що стартує з 5474 МГц. Ці діапазони часто виходять за межі дозволених частотних смуг, принаймні, з юридичної точки зору. Найпоширенішими є діапазони A, B, C, D, E і F.

Антени для FPV оптимізовані для роботи на частоті 5,8 ГГц і не налаштовані для роботи на нижчих частотах.

Наявність 40 або 48 каналів на відеопередавачах (VTx) стала стандартом, і це рекомендується використовувати. Діапазон для гонок є ідеальним під час польотів кількома моделями з двох причин: він має ширший розподіл каналів (37 МГц) та канали, які розташовані в діапазонах C або Race. Оскільки більшість доступних відеопередавачів налаштовані на частоту 5,8 ГГц, а їх частотні діапазони охоплюють кілька сотень МГц, вибір групи Race є найкращим варіантом.

Керування відеочастотами та вирішення проблем з інтермодуляцією.

​

Інтермодуляційне спотворення (IMD) — це явище, коли дві радіочастоти змішуються, утворюючи небажану третю частоту. Це спотворення, що називається бічною смугою, може спричиняти інтерференцію з сусіднім каналом, знижуючи ефективність використання частотного спектру.

Інтермодуляційні хвилі можна обчислити за допомогою простих формул: (2F1 - F2) та (2F2 - F1). Вони важливі, оскільки продукти третього порядку часто знаходяться поблизу вихідної частоти радіохвилі.

Розглянемо приклад: канали B (5771 МГц) і 4 (5790 МГц).
F1 = 5771 МГц, F2 = 5790 МГц

Розрахуємо спотворені хвилі:

• Хвиля 1: (2 × 5771) - 5790 = 5752 МГц
• Хвиля 2: (2 × 5790) - 5771 = 5809 МГц

У результаті, 5752 МГц відповідає каналу 2, а 5809 — каналу 4. Це означає, що два пілоти, що використовують частоти 5771 МГц і 5790 МГц, можуть створити перешкоди для пілотів, які літають на 5752 або 5809 МГц, оскільки ці частоти зазнають інтермодуляційного впливу.

Щоб уникнути інтермодуляційних спотворень (IMD), важливо правильно вибирати частоти, які не створюють небажаних хвиль. Ось кілька порад, як це зробити:

1. Вибір крайніх частот: Якщо ви використовуєте кілька частот, вибирайте крайні частоти в діапазоні, щоб спотворені хвилі не збігалися і не викликали перешкоди. Це допоможе уникнути ситуацій, коли частоти створюють IMD між собою.
2. Розподіл частот для трьох пілотів: Коли є три пілоти, вибирайте частоти на кінцях діапазонів, а також третю частоту, яка не збігається з результатами IMD перших двох частот.
3. Чотири пілоти: Для чотирьох пілотів найкраще вибирати канали 1, 2, 7 і 8, щоб мінімізувати ймовірність виникнення IMD.
4. Чемпіонати з багатьма пілотами: У випадку з багатьма пілотами, як на змаганнях MultiGP, використовують попередньо визначені профілі, такі як IMD5c або IMD6c, де частоти ретельно розподілені для уникнення спотворень. Це дозволяє збільшити кількість пілотів без суттєвого погіршення якості сигналу.
5. Розділення каналів: Використовуйте канали з великим розподілом між частотами, щоб уникнути перехресних інтерференцій. Наприклад, канал 1 діапазону A і канал 8 діапазону B мають мінімальний розподіл всього на 1 МГц, що може бути не оптимальним.
6. Перемикання між діапазонами: Часто перемикання між різними діапазонами допомагає уникнути плутанини та знижує ризик IMD. Вибір правильного діапазону критичний для стабільної роботи.
7. Стрибкоподібна зміна частоти: На щастя, радіопередавачі мають функцію стрибкоподібної зміни частоти, коли передавач постійно перемикається між частотами, підтримуючи радіозв'язок з приймачем. В майбутньому, ймовірно, цю технологію будуть використовувати і відеопередавачі, щоб зменшити вплив IMD на відеосигнал.

Ці стратегії допоможуть знизити інтермодуляційні спотворення і забезпечити стабільність зв'язку між пілотом і дроновим відео.

Практичні поради для FPV пілотів:

1. Не вмикайте квадрокоптер при інших пілотах: Завжди перевіряйте, на якій частоті літають інші пілоти. Якщо ви включите свій квадрокоптер на тій же частоті, це може спричинити втрату сигналу у іншого дрону.
2. Проблеми з Wi-Fi: Міста, особливо з великою кількістю Wi-Fi мереж, можуть спричиняти перешкоди для вашого відеосигналу, оскільки Wi-Fi також використовує 5,8 ГГц. Якщо сигнал зернистий або часто втрачається, спробуйте змінити канал на VTx.
3. Знання як змінювати канали VTx: Навчіться змінювати канали через Betaflight або інші налаштування. Це може допомогти уникнути багатьох проблем, якщо два пілоти випадково вибрали однакові частоти.
4. Не використовуйте надто потужні відеопередавачі: Висока потужність може спричинити перешкоди для інших пілотів, навіть якщо ви використовуєте іншу частоту. Для більшості польотів достатньо потужності 200 мВт. Уникайте підвищення потужності, коли в небі кілька дронів.
5. Антени RHCP та LHCP: Хоча RHCP (право-циркулярна поляризація) є більш поширеним варіантом, LHCP (ліво-циркулярна поляризація) також можна використовувати, якщо хтось тільки починає займатися FPV.
6. Оновлення передавача та приймача FPV: Підвищення якості вашого обладнання з бюджетного на більш дорогий та налаштований передавач і приймач покращить стабільність сигналу і зменшить перешкоди.

---

Висновок:
Правильний вибір частот і налаштування для кожного пілота дозволяють зменшити вплив інтермодуляційних спотворень (IMD) та перешкод між дронами. При хорошому плануванні кілька пілотів можуть без проблем літати разом, не заважаючи один одному. Для одиночних польотів IMD не є проблемою, але для групових польотів важливо дотримуватися безпечних практик. Сподіваємося, що ці поради допоможуть вам уникнути втрат сигналу та перешкод, а також покращити досвід польотів.

 

[Akceptor]

Додам від себе ще кілька "копійок"
Насправді на якість аналогового відео можуть впливати також і сигнали від передавача керування. Бо умовних 915 МГц це не тільки 915 МГц, а ще й гармоніки 2-3-Nного порядку, які розходяться у обидва боки. Вони не надто потужні у порівнянні з основною, але все одно варто мати на увазі.
Особливо якщо у вас якісь не дуже стандартні частоти, погані антени, дуже потужний передавач, або ретранслятор, де всього наліплено багато на маленькій площі.
У таких випадках може бути доцільно використовувати спеціальні фільтри, які "відріжуть" паразитні гармоніки. У нас такі фільтри зараз виготовляють автори "Барвінку", на аліекспресі теж можна пошукати, але варто перевірити на приладах перед використанням щоб не зробити гірше