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标题: 【博士开讲】—FPV基本装备普及知识（一）发射接收天线 [打印本页]
作者: 电动机    时间: 2009-2-9 14:22
标题: 【博士开讲】—FPV基本装备普及知识（一）发射接收天线
写作动机：“冲动惹的祸”，今年FPV开始有些火爆，因此想为中 国的FPV做的“有意义的事”（介意许三多的话）。其实玩FPV大部分需要突破的不是飞行技术，也不是飞行器本身，玩就是最关键的还是机载的电子设备。FPV跨过一条河就是无人机的领域了。为了中 国未来的无人机产业，培养这些FPV的种子是非常有意义的。最大的发明都是从玩开始的。当然玩物不能丧志。
为了普及FPV的一些设备的基本知识，减少DIY工程中的“弯路”。博士准备从最基本的天线、视频发射机、视频接收机、图像显示存储、遥控增程、摄像机组成、飞机平台选用等作为初级入门知识进行深入浅出的讲解，准备用2~3个月的时间来写完。作为进阶内容，再从双向遥控器的制作（自己任意定义协议的PCM遥控，可遥测机载参数等 ）、OSD显示叠加模块DIY、多摄像头视频切换、GPS传感器、电子罗盘、气压高度传感器等内容进行DIY为主的图文讲解，准备用3~5个月的时间完成。最后有精力的话想写一些高级一点的内容，如陀螺增稳云台DIY、飞行器陀螺增稳遥控、飞行器智能航向控制、GPS导航自动回家控制等初级无人机控制技术。当然都是可以DIY且成本低廉适合业余爱好者玩的东西。如果可能的话最后这是一部完整的FPV进阶手册。由于是我工作之余的休息时间来写作，所以会比较慢一些，估计要用一年左右来完成。中间如果因为出差耽误了码字，希望大家谅解。如果可能，最后我希望将其出版成册，到时候大家多多捧场，买我一本就心满意足了。大家的鼓励就是我的动力。
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FPV基本装备普及知识（一）发射接收天线
FPV基本装备普及知识（二）乌鸦载机的快速组装
FPV基本装备普及知识（三）机载快速同步聚焦3X光学变焦CCD摄像机的制作

俗话说“好马配好鞍”，一部好的视频微波发射机或接收机没有好的天线不行，否则，轻则接收效果差，重则烧毁发射机。
正确ren识天线对于玩FPV有很大的帮助。

1 天线
1.1     天线的作用与地位
    无线电发射机输出的射频信号功率，通过馈线（电缆）输送到天线，由天线以电磁波形式辐射出去。电磁波到达接收地点后，由天线接下来（仅仅接收很小很小一部分功率），并通过馈线送到无线电接收机。可见，天线是发射和接收电磁波的一个重要的无线电设备，没有天线也就没有无线电通信。
    天线品种繁多，以供不同频率、不同用途、不同场合、不同要求等不同情况下使用。

[ 本帖最后由 电动机 于 2010-3-22 00:42 编辑 ]
作者: 电动机    时间: 2009-2-9 14:28
认识一些天线：
    对于众多品种的天线，进行适当的分类是必要的：
    按用途分类可分为通信天线、电视天线、雷达天线等；
    按工作频段分类可分为短波天线、超短波天线、微波天线等；
    按方向性分类可分为全向天线、定向天线等；
    按外形分类可分为线状天线、直立天线、面状天线、微带天线（印刷天线）等。

[ 本帖最后由 电动机 于 2009-2-9 20:56 编辑 ]
作者: 电动机    时间: 2009-2-9 14:31
关于电磁波的辐射
       无线电发射机输出的射频信号功率都是通过电磁辐射发射出去的，因此了解电磁场的一般工作规律对天线的架设和选取都是有益的。
       当导线上有交变电流流动时，就可以发生电磁波的辐射，辐射的能力与导线的长度和形状有关。
如图1.1 a 所示：若两导线的距离很近，电场被束缚在两导线之间，因而辐射很微弱；如 图1.1 b 所示：将两导线张开，电场就散播在周围空间，因而辐射增强。
    必须指出，当导线的长度 L 远小于波长 λ 时，辐射很微弱；导线的长度 L 增大到可与波长相比拟时，导线上的电流将大大增加，因而就能形成较强的辐射。所以天线最关键的因素是要与所发射的信号波长（频率）完全匹配，其次才考虑天线的增益。否则会造成天线不匹配带来的较大驻波比（专业名词，在后续部分详细介绍），发射功率大部分没有辐射出去，而是又被“憋回”发射机了，直接的后果就是烧发射机。有米的人不怕，小弟怕怕:em15:

[ 本帖最后由 电动机 于 2009-2-9 20:50 编辑 ]
作者: zhusheng666    时间: 2009-2-9 14:49
好贴 受用不尽
作者: hantnt    时间: 2009-2-9 14:49
好文章 学习了
作者: cfandd    时间: 2009-2-9 14:51
好贴子要顶！
作者: haoshay    时间: 2009-2-9 14:55
:em07: 加油

我想在最远5公里范围内飞,

平时多是1公里范围

选哪种接收天线合适?
作者: 失业中    时间: 2009-2-9 15:42
good good study,day day up.
作者: zhaogub    时间: 2009-2-9 16:48
要MINI型高增益的，解决车上的发射问题
作者: 电动机    时间: 2009-2-9 21:12
1.2
对称振子
对称振子是一种经典的、迄今为止使用最广泛的天线，单个半波对称振子可简单地单独立地使用或用作为抛物面天线的馈源，也可采用多个半波对称振子组成天线阵。这样在相位相同的条件下，这些振子所做的贡献（增益）会在同一方向上叠加，从而实现高增益。当然如果随意将振子布置则可能适得其反。
两臂长度相等的振子叫做对称振子。每臂长度为四分之一波长、全长为二分之一波长的振子，称半波对称振子,如图1.2 a所示。
另外，还有一种异型半波对称振子，可看成是将全波对称振子折合成一个窄长的矩形框，并把全波对称振子的两个端点相叠，这个窄长的矩形框称为折合振子，注意，折合振子的长度也是为二分之一波长，故称为“半波折合振子”，如图1.2 b所示。
作者: 电动机    时间: 2009-2-9 21:23
1.3有关天线方向性的讨论
1.3.1天线的方向性
发射天线的基本功能之一是把从馈线取得的能量向周围空间辐射出去，基本功能之二是把大部分能量朝所需的方向辐射。
垂直放置的半波对称振子具有平放的“面包圈”形的立体方向图（图1.3.1 a）。立体方向图虽然立体感强，但绘制困难，图1.3.1 b 与图1.3.1 c 给出了它的两个主平面方向图，平面方向图描述天线在某指定平面上的方向性。从图1.3.1 b 可以看出，在振子的轴线方向上辐射为零，最大辐射方向在水平面上；而从图1.3.1 c 可以看出，在水平面上各个方向上的辐射一样大。学会识别辐射方向图对将来选择天线和评价产品特性有很大的帮助。
作者: gdsgds    时间: 2009-2-9 21:52
原来是电大虾的课堂，受益匪浅。顺祝节日快乐!

今天先简单预习一下，明天上班再学。
作者: 电动机    时间: 2009-2-9 21:57
1.3.2
天线方向性增强
若干个对称振子组阵，能够控制辐射，产生“扁平的面包圈” ，把信号进一步集中到在水平面方向上。
下图是4个半波对称振子沿垂线上下排列成一个垂直四元阵时的立体方向图和垂直面方向图。
作者: 电动机    时间: 2009-2-9 22:04
也可以利用反射板可把辐射能控制到单侧方向。例如，平面反射板放在阵列的一边构成扇形区覆盖天线。下面的水平面方向图说明了反射面的作用——反射面把功率反射到单侧方向，提高了增益。
类似抛物反射面的使用，更能使天线的辐射，像光学中的探照灯那样，把能量集中到一个小立体角内，从而获得很高的增益。不言而喻，抛物面天线的构成包括两个基本要素：抛物反射面和放置在抛物面“焦点”上的辐射源。这个辐射源可以是一个振子，甚至也可以是另外一种小型化了的天线。
作者: 电动机    时间: 2009-2-9 22:19
1.3.3
关于天线的增益
在论坛里讨论天线的增益是最多的了，证明大家对这个问题非常关注，也说明天线的增益是天线性能的一个重要参数，很多人甚至将增益的大小作为评价天线好坏的标志（其实不完全是这样，下一步还要继续讨论）。到底天线的增益是什么呢？
天线的增益是指：在输入功率相等的条件下，实际天线与理想的辐射单元在空间同一点处所产生的信号的功率密度之比。它定量地描述一个天线把输入功率集中辐射的程度。增益显然与天线方向图有密切的关系，方向图主瓣越窄，副瓣越小，增益越高。通俗一点，可以这样来理解增益的物理含义——为在一定的距离上的某点处产生一定大小的信号，如果用理想的无方向性点源作为发射天线，需要100W的输入功率，而用增益为G =13dB某定向天线作为发射天线输出（dB分贝，对数表示放大倍数的一种方法），13dB约等于20倍，输入功率只需 100 / 20 = 5W。换言之，某天线的“增益”，是其最大辐射方向上的辐射效果，与无方向性的理想点源相比，等价的输入功率放大的倍数。        
通常，半波对称振子的增益为G = 2.15 dBi;4个半波对称振子 沿垂线上下排列，构成一个垂直四元阵，其增益约为G = 8.15 dBi ( dBi这个单位表示比较对象是各向均匀辐射的理想点源) 。如果以半波对称振子作比较对象，则增益的单位是dBd，半波对称振子的增益为G = 0 dBd （因为是自己跟自己比，比值为1，取对数值得零）；垂直四元阵，其增益约为G = 8.15–2.15 = 6 dBd
作者: 归巢雁    时间: 2009-2-9 22:23
继续…
作者: 电动机    时间: 2009-2-9 22:42
1.3.4
波瓣宽度
对于FPV飞行来说，天线的另外一个无形的参数是至关重要的。那就是天线辐射方向图的波瓣宽度。
天线向各个方向辐射或接收电磁波相对强度的特性。对发射天线来说，天线向某一方向辐射电磁波的强度是由天线上各点电流元产生于该方向的电磁场强度相干合成的结果。如果把天线各个方向辐射电磁波的强度用从原点出发的矢量长短来表示，则将全部矢量终点连在一起所构成的封闭面称为天线的立体方向图，它表示天线向不同方向辐射的强弱。任何通过原点的平面与立体方向图相截的轮廓线称为天线在该平面内的平面方向图。工程上一般采用主平面上的方向图来表示天线的方向性，而主平面一般是指包含最大辐射方向和电场矢量或磁场矢量的平面。
用电场或磁场强度来表示辐射强度的方向图称为场强方向图；用功率密度的大小来表示的称为功率方向图。
方向图通常都有两个或多个瓣，其中辐射强度最大的瓣称为主瓣，其余的瓣称为副瓣或旁瓣。在功率方向图的主瓣中，功率降到主瓣最大值一半的两点所张的夹角称为主瓣的半功率点宽度(简称主瓣宽度)，用它可以表示天线集中辐射的程度。主瓣宽度越小，表示天线的辐射能量越集中在天线的最大辐射方向。如图1.3.4 a , 在主瓣最大辐射方向两侧，辐射强度降低 3 dB（功率密度降低一半）的两点间的夹角定义为波瓣宽度（又称【波束宽度】或【主瓣宽度】或【半功率角】）。波瓣宽度越窄，方向性越好，作用距离越远，抗干扰能力越强。
还有一种波瓣宽度，即10dB波瓣宽度，顾名思义它是方向图中辐射强度降低 10dB （功率密度降至十分之一） 的两个点间的夹角，见图1.3.4 b
作者: 电动机    时间: 2009-2-9 22:51
以上是对发射天线来说的，但根据互易定理，同一天线如作为接收天线，将具有相同的方向图和方向性系数。
由此可见，方向图的波瓣直接关系到信号的覆盖和接收。飞行器落在覆盖的区域之外接收到遥控信号或者接收到的视频微波信号肯定将很弱，甚至根本就没有信号。
作者: 电动机    时间: 2009-2-9 22:52
好累了，今天元宵节，早点休息。留个位置下次继续
作者: jason_cx    时间: 2009-2-10 00:27
支持，加油！
作者: yehk    时间: 2009-2-10 00:47
标题: 好帖，加油
作者: lxs1029    时间: 2009-2-10 01:42
加油！你出书，我第一个买，咱“不差钱”:em15:
作者: glassfox    时间: 2009-2-10 08:10
看了半个多小时，收获匪浅，现在大家的确有人认为特高增益的天线更有利于FPV飞行，实际上要看应用的范围。博士的贴起到了理论上明晰真理的作用。博士的乌鸦机已经拿到，自己做了身防弹衣，飞机的性能很好，内部设计也很好，无动力滑翔能力一般，希望设计一批能够在上面放置摄像头云台的机头盖。我会发乌鸦的测试录像，嘿嘿。:em07:
作者: yeshenge    时间: 2009-2-10 08:50
读了N遍了，正在消化中！
glass快把你的高清发上来看看吧，等不急了，准备出手了！
作者: jtltt    时间: 2009-2-10 08:59
博士果然高，支持。
作者: LongSword    时间: 2009-2-10 09:06
强贴留名
作者: cfandd    时间: 2009-2-10 12:16
来学习了，期待买书！
作者: 童年    时间: 2009-2-10 14:24
:em26: :em26: 顶啊！楼主辛苦了！从头学习！
作者: 电动机    时间: 2009-2-10 16:45
原帖由 glassfox 于 2009-2-10 08:10 发表
...博士的乌鸦机已经拿到，自己做了身防弹衣，飞机的性能很好，内部设计也很好，无动力滑翔能力一般，希望设计一批能够在上面放置摄像头云台的机头盖。...


你自己做的防弹是会影像无动力滑翔的，肯定要比原装一体成型差不是一点，而是很多，主要是因为升力因为升力会大受影像，升阻比恶化，导致飞机在翼载荷达到一定程度时掉高度迅速。而原装一面是高光洁度的防弹玻璃胶（机翼上面），另外一面（机翼下面是黑色的改性EPS发泡胶），升力相比两面EPS泡沫的或者自己覆膜的要高很多，自己覆膜主要是会改变翼型，现在乌鸦的翼型是在克拉克Y的基础上配合展弦比（大概5：1）作了加厚处理，近似克拉克Z型。如果你的目前使用的是黑色EPS泡沫飞机，估计是厂里降级出售的，建议两个主翼在几次飞行后将机翼套啤的那四个插销切下来重新用泡沫胶粘接一下。否则多次以后会松动，造成隐形的“副翼效应”（即两个机翼对插后不在一个平面上）导致飞机加油时朝一个方向飞，微调修正后在低速时又朝反方向飞。便宜有道理的。不过现在的工艺改进了，没有这个问题了。以前的老版本会有类似的问题，不知你用的是什么版本？有问题可以联系我。我知道所有细节及改进的办法。:em15:

关于“机头盖”的问题下次随“FPV机头”开模一次改定，前视摄像头会改成高倍率变焦镜头，到时会征求各位的意见的。
作者: haoshay    时间: 2009-2-11 12:27
:em03:
作者: wxyzhx2000    时间: 2009-2-11 16:11
好贴，不顶不行！
作者: zhude111    时间: 2009-2-11 19:09
电动机  大侠的乌鸦机  在哪里能买得到呢????????????????? 可否提供 店名???????
作者: 星空2007    时间: 2009-2-11 20:18
:em00: 学习，好贴
作者: 电动机    时间: 2009-2-12 00:48
1.4 天线的极化
天线向周围空间辐射电磁波。电磁波由电场和磁场构成。理论上有一个规定：电场的方向就是天线极化方向。一般使用的天线为单极化的。下图所示是两种基本的单极化的情况：垂直极化——这是最常用的；水平极化——也是常用的。其它还有左螺旋极化和右螺旋极化。
作者: 电动机    时间: 2009-2-12 00:49
1.4.1
极化损失
发射接收必须使用相同极化方向的天线才能最大效率工作，否则会产生极化损失。一般地，垂直极化波要用具有垂直极化特性的天线来接收，水平极化波要用具有水平极化特性的天线来接收。右旋圆极化波要用具有右旋圆极化特性的天线来接收，而左旋圆极化波要用具有左旋圆极化特性的天线来接收。当来波的极化方向与接收天线的极化方向不一致时，接收到的信号都会变小，也就是说，发生极化损失。例如：当用+45°极化天线接收垂直极化或水平极化波时，或者，当用垂直极化天线接收+45°极化或 -45°极化波时，只要是存在极化角度差的情况下，都要产生极化损失。用圆极化天线接收任一线极化波，或者，用线极化天线接收任一圆极化波，等等情况下，也必然发生极化损失——只能接收到来波的一半能量。
当接收天线的极化方向与来波的极化方向完全正交时（角度相差90°），例如用水平极化的接收天线接收垂直极化的来波，或用右旋圆极化的接收天线接收左旋圆极化的来波时，天线就完全接收不到来波的能量，这种情况下极化损失为最大，称极化完全隔离。
作者: 电动机    时间: 2009-2-12 01:02
1.4.2
极化损失对FPV的影响
   通常飞行器因空间和位置的限制，可能在很多场合或情况下不能完全按照自己的意愿来部署你的天线。经常会出现“到底是水平放置天线还是垂直放置天线”的困惑。很多情况下， 随意在一个空闲或者较容易安装的位置就把天线固定了。实施上，一个基本应该遵循的规律是，飞行器姿态保持稳定时，机载天线应该最大可能地与地面天线的极化方向一致。这就是为什么在飞机转弯时经常会出现图像不稳定的原因。因为转弯时收发两端的天线相对位置发生错位造成的极化损失经常可以达到10~20dB以上，造成视频信号突然恶化，同步丢失，形成画面撕裂现象。
    另外一种情况是为了保护机载发射天线，将天线水平放置，或者水平藏于机身中，而地面接收机天线却是垂直极化的，可想而知，大部分功率被白白浪费了。即使是很大功率的发射机也感觉不出应有的效果。
作者: 电动机    时间: 2009-2-12 01:04
1.4.3
极化隔离的应用
理想的极化完全隔离是没有的。馈送到一种极化的天线中去的信号多少总会有那么一点点在另外一种极化的天线中出现。例如下图所示的双极化天线中，设输入垂直极化天线的功率为10W，结果在水平极化天线的输出端测得的输出功率为10mW。这种情况下，两者相差1000倍，折合对数表示为30dB。
极化隔离通常可以用于同一工作频段内需要相互隔离或抗同频干扰的场合。由此可以想像一下，在卫星通信中常用的螺旋极化天线为什么在飞机上很少用呢?假设飞机朝一个飞行时正好是左旋极化，等它返航时相当于接收天线确成了右旋极化了。
作者: 电动机    时间: 2009-2-12 01:23
1.5
天线的输入阻抗Zin
定义：天线输入端信号电压与信号电流之比，称为天线的输入阻抗。输入阻抗具有电阻分量 Rin 和电抗分量 Xin ，即 Zin = Rin + j Xin 。电抗分量的存在会减少天线从馈线对信号功率的提取，因此，必须使电抗分量尽可能为零，也就是应尽可能使天线的输入阻抗为纯电阻。事实上，即使是设计、调试得很好的天线，其输入阻抗中总还含有一个小的电抗分量值。
输入阻抗与天线的结构、尺寸以及工作波长有关，半波对称振子是最重要的基本天线 ，其输入阻抗为 Zin = 73.1＋ｊ42.5 (欧) 。当把其长度缩短（３～５）％时，就可以消除其中的电抗分量，使天线的输入阻抗为纯电阻，此时的输入阻抗为 Zin = 73.1(欧) ,（标称 75 欧）。注意，严格的说，纯电阻性的天线输入阻抗只是对点频而言的。顺便指出，半波折合振子的输入阻抗为半波对称振子的四倍，即Zin = 280 (欧) ,（标称300欧）。有趣的是，对于任一天线，人们总可通过天线阻抗调试，在要求的工作频率范围内，使输入阻抗的虚部很小且实部相当接近 50 欧，从而使得天线的输入阻抗为Zin = Rin = 50 欧——这是天线能与馈线处于良好的阻抗匹配所必须的。天线的设计与调试，有相当多的时间花费在馈电和阻抗匹配上。事实上，即使是借助现代化的计算机仿真技术，想发明一种新的新型的天线也是一件困难的事情，天线的材料和物理尺寸定下来后，几乎天线的特性就基本确定了，而天线设计被抄袭却可能变得轻而易举。
理论上，任意波形通过两种物质时会产生折射或者反射现象。如果传输线存在阻抗不匹配，则可能发射信号被反射回来，形成驻波，会降低发射机的有效发射功率。
作者: zhude111    时间: 2009-2-12 10:20
电动机大侠 您真是太专业了....太无私了...为广大魔友造福了...........偶就是那种.....发射水平极化   接收垂直极化滴典型代表  :em17: :em17: :em17: :em17:

再问一下....接收天线  与地面的距离 是不是也很重要???????????????
作者: bobojust    时间: 2009-2-13 03:12
这个贴,我要顶:em14:
作者: zhude111    时间: 2009-2-14 13:22
每天顶一回
作者: 电动机    时间: 2009-2-15 00:28
1.6 天线的工作频率范围（频带宽度）
无论是发射天线还是接收天线，它们总是在一定的频率范围（频带宽度）内工作的，天线的频带宽度有两种不同的定义：一种是指：在驻波比SWR ≤ 1.5 条件下，天线的工作频带宽度；另一种是指：天线增益下降3分贝范围内的频带宽度。
在移动通信系统中，通常是按前一种定义的，具体的说，天线的频带宽度就是天线的驻波比SWR 不超过 1.5 时，天线的工作频率范围。一般说来，在工作频带宽度内的各个频率点上, 天线性能是有差异的，但这种差异造成的性能下降是可以接受的。某些特殊的接收天线也可以用-3dB频带宽度来衡量指标。
通常2.4G视频微波用的频率段位于WiFi无线局域网的范围之内，即2400～2483MHz，一共83MHz带宽，因此，大多数的WiFi天线理论上都可以用于FPV的图像传输，只要满足机载重量、位置和极化方向要求都可以使用。

[ 本帖最后由 电动机 于 2009-2-15 00:33 编辑 ]
作者: 老三    时间: 2009-2-15 01:33
加精贴  加精贴.........好....每天 看:em24: :em00:
作者: 闪猫    时间: 2009-2-15 20:33
这种强贴是一定要顶的。
作者: 电动机    时间: 2009-2-16 01:12
1.7 FPV视频传输常用的天线
1.7.1 板状天线
无论是FPV还是常见的GSM 移动通信， 板状天线是用得最为普遍的一类极为重要的用于信号覆盖的天线。这种天线的优点是：增益高、扇形区方向图好、后瓣小、垂直面方向图俯角控制方便、密封性能好，可靠高以及使用寿命长。 板状天线在FPV中常常被用作为接收机的用户天线，根据作用扇形区的范围大小，应选择相应的天线型号。一般采用垂直极化类型，方向角水平从45°~110°，方向角水平从15°~35°增益从8dB~14dB。天线端接口通常采用N头（母口）或者SMA头（母口）。工作频率流行的为2.4G，也有用900M~1.2G的。
基站板状天线基本技术指标示例
型号 TDJ-2400BKC-Y
频率范围-MHz 2400～2483
带宽-MHz 83
增益-dBi 10
水平面波瓣宽度-° 110
垂直面波瓣宽度-° 30
前后比-dB ≥25
驻波比 ≤1.5
输入阻抗-Ω 50
极化方式 垂直
最大功率-W 100
接头型号 N座
机械参数
天线尺寸-mm 220×190×45
重量-kg 1.2
作者: 电动机    时间: 2009-2-16 01:37
标题: 板状天线高增益的形成
前面已指出，四个半波振子排成一个垂直放置的直线阵的增益约为 8 dB；一侧加有一个反射板的四元式直线阵，即常规板状天线，其增益约为 14 ~ 17 dB 。 为提高板状天线的增益，还可以进一步采用八个半波振子排阵

一侧加有一个反射板的八元式直线阵，即加长型板状天线，其增益约为 16 ~ 19 dB . 不言而喻，加长型板状天线的长度，为常规板状天线的一倍。

振子叠加是可以增大增益，这是板状天线提高增益的常规办法。但是增加到一定程度后，增加振子数带来的增益会不明显了。
作者: matthew    时间: 2009-2-16 09:00
好贴要顶
作者: zhude111    时间: 2009-2-16 10:50
楼主您真是大好人呐..........饱学鸿儒之仕
作者: hbeckham    时间: 2009-2-19 21:03
标题: 保证博士的贴子留在首页
有时间就顶顶！呵呵
作者: hantnt    时间: 2009-2-19 21:47
请lz辛苦一下做个pdf:em00:
作者: 电动机    时间: 2009-2-20 08:20
1.7.2  高增益栅状抛物面天线
    如果要做超远距离的FPV飞行，并且飞行方向在一个固定的方向上，高增益栅状抛物面天线是一种非常好的选择，这种天线除了尺寸较大一点的缺点外，具有较高的性价比。
    由于抛物面具有良好的聚焦作用，所以抛物面天线集射能力强，直径为 1.2*0.9 m 的栅状抛物面天线，在2.4G频段，其增益即可达 G = 24 dB  ,它特别适用于点对点的通信，例如它常常被选用为网络桥接的主天线。      抛物面采用栅状结构，一是为了减轻天线的重量，二是为了减少风的阻力。当然也分水平和垂直极化，一般在焦点处的馈源位置会标明极化方向。下图是垂直极化方向摆放。也可水平极化使用，天线转90°部署即可。
下面图示的18dB和24dB的栅格天线，老外烧友曾经用100mW的功率就轻松传输了20多公里。
作者: 电动机    时间: 2009-2-20 08:43
1.7.3八木定向天线
八木定向天线（又叫Yaki），具有增益较高、结构轻巧、架设方便、价格便宜等优点。因此，它特别适用于点对点的通信，12~15°左右的水平和垂直方向角，适合大多数定向飞行的FPV应用，配合一个轻型三脚架，是非常好的FPV装备，性能近似于前面推荐的平板天线。瘦小的身躯可以随意放在包里。
一般来讲，八木定向天线的单元数越多，其增益越高，通常采用 6 ~ 12 单元的八木定向天线，其增益可达 10~15 dB。当然，单元数达到某个数量之后增益的增加就变化不明显了。
作者: 大漠残壁    时间: 2009-2-20 09:41
这是我入这个论坛几年来看到最专业的帖子，楼主继续努力，谢谢！
作者: wxyzhx2000    时间: 2009-2-22 09:54
继续顶！
作者: hbeckham    时间: 2009-2-27 20:18
标题: 又来顶，呵呵
作者: ouzhenzhong    时间: 2009-3-2 22:00
好帖,学习了,LZ辛苦了
作者: 电动机    时间: 2009-3-3 12:48
1.8电波的传播损耗
设发射功率为PT ( W ) ，发射天线增益为GT ( dB ) ，工作频率为f ( MHz ) . 接收功率为PR ( W ) ，接收天线增益为GR ( dB ) ，收、发天线间距离为R ( km ) ，经过简单推导，可写得电波在自由空间的传播损耗 L0 为：
L0 ( dB ) = 10 Lg（ PT / PR ） = 32.45 + 20 Lg f ( MHz ) + 20 Lg R ( km ) - GT (dB) - GR (dB)
[举例] 设：PT = 10 W = 40 dBmw ； GT = 10 dBi ； GR = 3 dBi ； f = 900MHz 问：R = 500 m 时， L0 ( dB ) = ？ , PR = ？
答： (1)传播损耗 L0 的计算 L0 = 32.45 + 20 Lg 900 + 20 Lg 0.5 - 10 - 3 = 32.45 + 59.1 - 6 - 10 - 3 = 72.5 ( dB )
（2）接收功率PR 的计算 PR = PT / ( 10 ^7.25 ) = 10 ( W ) / ( 10 ^7.25 ) = 1 ( μW ) / ( 10 ^0.725 ) = 1 ( μW ) / 5.31 = 0.188 ( μW )
作者: 电动机    时间: 2009-3-3 13:06
1.9 电波传播损耗的奥村经验公式

日本人奥村，对地面移动通信的电波传播问题，做了大量的统计工作，并归纳出一个大城市适用的传播损耗 Lb
经验公式：
(, 下载次数: 113)


[举例] 设：f
= 900 MHz ； HT
= 64 m ;
HR
= 2 m ； GT = 10 (dBi) ； GR = 3 (dBi)

问：R = 500 m 时， Lb
= ？
解： Lb
= 75 + 26 Lg 900
+ 45 Lg 0.5

– （ 14 + 6.5 Lg 0.5 ）× Lg 64

–
3.2 [ Lg （12 × 2 ）] 2


= 75 + 76.8 – 13.5 – 21.7 –6

= 110.6 ( dB )
可见，信号的衰减比自由空间中要大得多！
作者: 电动机    时间: 2009-3-3 13:15
1.10极限直视距离(LOS)
超短波特别是微波，频率很高，波长很短，它的地表面波衰减很快，因此不能依靠地表面波作较远距离的传播。超短波特别是微波，主要是由空间波来传播的。简单地说，空间波是在空间范围内沿直线方向传播的波。显然，由于地球的曲率使空间波传播存在一个极限直视距离Rmax 。在最远直视距离之内的区域，习惯上称为照明区；极限直视距离Rmax以外的区域，则称为阴影区。不言而语，利用超短波、微波进行通信时，接收点应落在发射天线极限直视距离Rmax内。
受地球曲率半径的影响，极限直视距离Rmax和发射天线与接收天线的高度HT 与 HR间的关系为 ：

Rmax ＝ 3.57{ √HT (m) +√HR (m) }
(km)
两个天线高度开根号相加乘以系数，其中天线的高度为米，距离为公里。
考虑到大气层对电波的折射作用，极限直视距离应修正为
Rmax ＝ 4.12 { √HT (m) +√HR (m) }
(km)
由于电磁波的频率远低于光波的频率，电波传播的有效直视距离 Re 约为 极限直视距离Rmax 的 70% ，即 Re = 0.7 Rmax 。例如，HT 与 HR 分别为 49 m 和 1.7 m，则有效直视距离为 Remax = 24 km
(, 下载次数: 113)

作者: 我爱JET    时间: 2009-3-3 19:41
好贴顶！！！
作者: 弹簧甲虫    时间: 2009-3-4 14:06
标题: 请教一个问题
看了电动机的帖收益匪浅啊，原装的发射机天线传输效率非常低，图象传输很不稳定，用了两个１／４波长的铜线代替后效果有很大提升，现在想更高的提升性能有几点疑问，请电动机指点一下：
(, 下载次数: 84) (, 下载次数: 96)
１．如果用水平放置天线，地面接受效果很差，而垂直放置的地面效果很好，使用哪种方式在高空中能收到更好的效果？
(, 下载次数: 77)
２．我想用如上的三个振子的布置方式，是否比两个振子的发射效率要高点，或者还能有什么其他的方式提高效率？
３．如果我改造接收机天线，用发射机天线的布局制作一条，是不是能提高接收效果．另外，如果使用一条全波长的铜线做接收机的正极天线是不是可以？
我不是学电子的，基础知识了解的也不全面，能告诉我怎么改进就非常感激了，那些专业的知识我可以以后慢慢消化，先请教改进方法，让我们能快速入门吧
作者: zhaogaoxing    时间: 2009-3-4 20:42
收藏了
作者: 飘渺神域    时间: 2009-3-6 20:21
:em01:
作者: 八百里的麾下炙    时间: 2009-3-8 13:40
这帖子要顶
作者: seamaster71    时间: 2009-3-8 21:07
这种强贴是一定要顶的。
作者: hjt789    时间: 2009-3-14 08:23
我虽然很多东西一下看不懂 但是也了解了很多 辛苦了 这贴不顶能行吗？:em15: :em26:
作者: youxia119    时间: 2009-3-14 09:20
标题: 辛苦了 这贴不顶能行吗？
辛苦了 这贴不顶能行吗？:em15: :em26:
作者: michaelzyh    时间: 2009-3-14 09:54
收藏，有朝一日能用到！
作者: 电动机    时间: 2009-4-13 22:55
1.11 传输线的几个基本概念
连接天线和发射机输出端（或接收机输入端）的电缆称为传输线或馈线。传输线的主要任务是有效地传输信号能量，因此，它应能将发射机发出的信号功率以最小的损耗传送到发射天线的输入端，或将天线接收到的信号以最小的损耗传送到接收机输入端，同时它本身不应拾取或产生杂散干扰信号，这样，就要求传输线必须屏蔽。
顺便指出，当传输线的物理长度等于或大于所传送信号的波长时，传输线又叫做长线。
作者: 电动机    时间: 2009-4-13 22:56
1.11.1传输线的种类
超短波段的传输线一般有两种：平行双线传输线和同轴电缆传输线；微波波段的传输线有同轴电缆传输线、波导和微带。平行双线传输线由两根平行的导线组成它是对称式或平衡式的传输线，这种馈线损耗大，不能用于UHF和微波频段。同轴电缆传输线的两根导线分别为芯线和屏蔽铜网，因铜网接地，两根导体对地不对称，因此叫做不对称式或不平衡式传输线。同轴电缆工作频率范围宽，损耗小，对静电耦合有一定的屏蔽作用，但对磁场的干扰却无能为力。使用时切忌与有强电流的线路并行走向，也不能靠近低频信号线路。
作者: 电动机    时间: 2009-4-13 23:00
1.11.2传输线的特性阻抗
无限长传输线上各处的电压与电流的比值定义为传输线的特性阻抗，用Ｚ0 表示。
同轴电缆的特性阻抗的计算公式为
                    Ｚ。＝〔60/√εr〕×Log ( D/d )
[ 欧]。
               式中，D 为同轴电缆外导体铜网内径；d
为同轴电缆芯线外径；
                          εr为导体间绝缘介质的相对介电常数。
通常Ｚ0 = 50 欧，也有Ｚ0= 75 欧的。
由上式不难看出，馈线特性阻抗只与导体直径D和d以及导体间介质的介电常数εr有关，而与馈线长短、工作频率以及馈线终端所接负载阻抗无关。
作者: 电动机    时间: 2009-4-13 23:04
显而易见，馈线电缆应该是尽可能短，以减少没有必要的损耗。特别是2.4G频段，频率越高，单位电缆长度上损耗越大，因此，FPV视频微波传输的电缆够用就行，不能一味的增加长度，虽然安装方便了，但是好不容易获得的天线增益，又全部由电缆损耗掉了。等于做功为0，甚至是负数。
作者: 电动机    时间: 2009-4-13 23:07
1.11.4天线的匹配
什么叫匹配？简单地说，馈线终端所接负载阻抗ＺL 等于馈线特性阻抗Ｚ0 时，称为馈线终端是匹配连接的。匹配时，馈线上只存在传向终端负载的入射波，而没有由终端负载产生的反射波，因此，当天线作为终端负载时，匹配能保证天线取得全部信号功率。如下图所示，当天线阻抗为 50
欧时，与50 欧的电缆是匹配的，而当天线阻抗为 80
欧时，与50
欧的电缆是不匹配的。
如果天线振子直径较粗，天线输入阻抗随频率的变化较小，容易和馈线保持匹配，这时天线的工作频率范围就较宽。反之，则较窄。在实际工作中，天线的输入阻抗还会受到周围物体的影响。为了使馈线与天线良好匹配，在架设天线时还需要通过测量，适当地调整天线的局部结构，或加装匹配装置。
作者: 电动机    时间: 2009-4-13 23:14
1.11.5反射损耗
前面已指出，当馈线和天线匹配时，馈线上没有反射波，只有入射波，即馈线上传输的只是向天线方向行进的波。这时，馈线上各处的电压幅度与电流幅度都相等，馈线上任意一点的阻抗都等于它的特性阻抗。
而当天线和馈线不匹配时，也就是天线阻抗不等于馈线特性阻抗时，负载就只能吸收馈线上传输的部分高频能量，而不能全部吸收，未被吸收的那部分能量将反射回去形成反射波。
例如，在下图中，由于天线与馈线的阻抗不同，一个为75 ohms，一个为50 ohms ，阻抗不匹配，其结果是发射10W功率，只有9.6W输出，还有因两个波导之间的阻抗不匹配产生0.4W的反射波功率。
作者: 电动机    时间: 2009-4-13 23:16
1.11.6电压驻波比
在不匹配的情况下, 馈线上同时存在入射波和反射波。在入射波和反射波相位相同的地方，电压振幅相加为最大电压振幅Ｖmax ，形成波腹；而在入射波和反射波相位相反的地方电压振幅相减为最小电压振幅Ｖmin ，形成波节。其它各点的振幅值则介于波腹与波节之间。这种合成波称为行驻波。
反射波电压和入射波电压幅度之比叫作反射系数，记为 R
R ＝反射波幅度/入射波幅度＝（ＺL－Ｚ0）/（ＺL＋Ｚ0 ）
波腹电压与波节电压幅度之比称为驻波系数，也叫电压驻波比，记为 VSWR
VSWR ＝波腹电压幅度Ｖmax/波节电压辐度Ｖmin＝（1 + R）/（1 - R）
终端负载阻抗ＺL 和特性阻抗Ｚ0 越接近，反射系数 R 越小，驻波比VSWR 越接近于１，匹配也就越好。通常匹配良好的天线，测试到的驻波比都小于1.5。这个值越小越好，理想时接近1，即完全阻抗匹配。
作者: yangjimry    时间: 2009-4-14 01:23
标题: 好贴！！学习了！！
请问电动机，我飞机上的发射天线是水平放置的，那这样地面接收机天线是不是也要水平放置？:em22: 谢谢！！！
作者: cfandd    时间: 2009-4-21 21:25
越到后面越高深，慢慢看。
（楼主可不可以做些天线来卖给我们，呵呵）
作者: 电动机    时间: 2009-4-21 21:50
原帖由 cfandd 于 2009-4-21 21:25 发表
越到后面越高深，慢慢看。
（楼主可不可以做些天线来卖给我们，呵呵）


接下来就讲如何DIY天线了。
作者: frannykin    时间: 2009-4-21 21:57
心动啊心动啊`````
作者: xjry    时间: 2009-4-21 23:32
支持严重关注
作者: 爪子    时间: 2009-4-22 08:50
谢谢楼主啊
现在就是不知道如何增加2.4G控的遥控距离。哎。。
作者: fujianshu    时间: 2009-5-4 09:17
好
作者: moyi0418    时间: 2009-5-5 21:42
:em15: :em15: :em15: :em15: 真是强贴，要顶要顶
作者: niba3721    时间: 2009-5-5 22:27
现在坛子里面的高人越来越多了    唉   真是人比人急死人啊
作者: dongbo8    时间: 2009-5-6 08:32
好详细  但是很多人都看不懂的
作者: leifuli059    时间: 2009-5-12 11:22
花了半个小时粗略的看了看，确实是好贴。
作者: 走在天街    时间: 2009-5-12 23:09
确实是好贴。:em17: :em23:
作者: dongbo8    时间: 2009-5-14 12:08
有头无尾 重要部分没有:em22:
作者: 直飞北川    时间: 2009-5-15 23:13
我来给老师,发只烟,倒杯茶,等回继续听讲.
作者: 电动机    时间: 2009-5-16 23:34
标题: 双菱叠加天线材料容易找，成功率也高，于是就修改了一个，给大家分享下！
制作材料：
1.5～2mm铜丝约50cm、空的50片装光盘桶一个（取其塑料柱子）、
140mm*140mm覆铜板一张，50欧的馈线等

[ 本帖最后由 电动机 于 2009-5-16 23:50 编辑 ]
作者: 电动机    时间: 2009-5-16 23:36
标题: 完成的样子，增益最少12dB
作者: 电动机    时间: 2009-5-16 23:41
标题: 空的覆铜板一张140mm*100mm或者140*140
光盘盒的塑料件一个

[ 本帖最后由 电动机 于 2009-5-16 23:47 编辑 ]
作者: 电动机    时间: 2009-5-16 23:45
标题: 准备的铜丝弯成双菱形
内径29mm外径31mm，两个支撑铜丝31mm 注意两个菱形不同，一个中间焊死的，一个没有

[ 本帖最后由 电动机 于 2009-5-16 23:48 编辑 ]
作者: 电动机    时间: 2009-5-16 23:52
标题: 校准位置
伸出来的高度大约28.5mm

[ 本帖最后由 电动机 于 2009-5-17 00:16 编辑 ]
作者: 电动机    时间: 2009-5-16 23:58
标题: 焊接所有铜
利用老虎钳固定，注意焊接要光滑，垂直
作者: 电动机    时间: 2009-5-17 00:01
标题: 焊双层
注意不要搞变形了
作者: 电动机    时间: 2009-5-17 00:07
标题: 选用质量好一点的高频电缆
要50欧姆的，注意地线和芯线正焊在下面菱形的缺口位置，一边焊一个
作者: 电动机    时间: 2009-5-17 00:10
标题: 最后一个细节
同轴电缆的接地的那根要用一细线与背射板（覆铜板）共地焊到一起。
作者: 电动机    时间: 2009-5-17 00:12
全部好了以后用热塑胶固定好，天线的另外一头根据接收机情况焊上N头或者SMA头，就可以测试了。
作者: 电动机    时间: 2009-5-17 00:21
标题: 如果想偷懒的话淘宝上有成品销售【非广告只是说明经济简单】
http://item.taobao.com/auction/i ... cdc2.jhtml?cm_cat=0
http://item.taobao.com/auction/i ... d5ee.jhtml?cm_cat=0
在淘宝上随便用“双菱天线”一搜就有



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