Практика антенн для моделистов. Часть 3.1

Пять лет назад я затеял серию роликов для моделистов по антеннам. Теорию я тогда выложил, а до практики руки не доходили. В силу ряда причин, я не занимался моделизмом несколько лет и только в прошлом году заново втянулся в это хобби. И теперь есть все шансы закончить начатое.

Сначала я думал делать ролики по разным типам антенн, посвящая каждое видео 2-3 типам. Но в итоге решил что гораздо интереснее, если я буду делать тематические ролики, по какой-то определенной тематике, и по касательной затрагивать те или иные типы антенн и решать околоантенные вопросы. Делать это я буду на реальных, невыдуманных примерах из своей практики.

И для начала давайте попробуем разобраться в одной байке. Возможно вы застали то время, когда ходили слухи, что аппаратура радиоуправления фирмы Граупнер — самая мощная аппа из всех и выдает целых 2 ватта мощи. Кто не понял, речь про старые аппаратуры с телескопичискими антеннами-удочками.

Да-да, сегодня мы будем рассматривать аналоговые аппаратуры метрового диапазона и антенны используемые вместе с этими динозаврами. К метровому диапазону я отношу все аппы с длиной волны меньше 10 м. По общепринятой классификации это от 30 до 300 МГц, но я бы сюда отнес и 27 МГц, т. к. особой разницы в условиях распространения волн эти 3 МГц не сыграют. То бишь, сюда попадают диапазоны, которые чаще всего можно встретить на постсоветском пространстве — 27, 35, 40 МГц и изредка американские 72 МГц.

Нужно понимать, что до середины 2000х годов особых альтернатив метровому диапазону не было, это только последние 15 лет здесь наблюдается лютый движ. И как правило, типичное знакомство с практикой радиосвязи типовой моделист получал начиная эксплуатировать систему дистанционного управления. Сейчас же все усложнилось. Количество используемых радиоканалов на модели может достигать 5-6. Имеется в виду не способ передачи данных, а типовые задачи, напр.: управление, телеметрия, видеоканал, радиомодем, навигация, поисковый маячок и т. д.

Прежде чем разбираться в самой байке, давайте поговорим о преимуществах и недостатках аппаратур этого диапазона. На большинстве таких передатчиков и приемниках используются нерезонансные укороченные антенны. Которые крайне неудобны в использовании и имеют преимущественно горизонтальную поляризацию. Значительное влияние зоны Френеля ограничивают радиус использования. На практике дальность для летающих моделей со стоковыми антеннами в лучшем случае 2-3 км. С модифицированными антеннами мало кому удавалось выйти за предел 10-12 км. Такие аппаратуры довольно капризны и чувствительны к различным факторам, среди прочего — ограничение по числу моделистов на одном поле и риск словить помеху от других пилотов с аппаратурами такого же диапазона.

На сегодняшний день их мало кто использует. В основном это либо энтузиасты радиодела, либо те, кто хочет сэкономить. Ведь такие аппы продают по бросовым ценам. Но это не значит, что они не куда не годятся.

При всех своих недостатках, эти аппаратуры имеют преимущества. Среди них – хорошая способность проникать сквозь препятствия. Напр, такие пульты дистанционного управления хорошо подходит для управления моделями подводных лодок, в то время как диапазон 2.4 ГГц практически не проходит сквозь толщу воды.

Среди метровых аппаратур распространены передатчики с амплитудной (AM), частотной (FM) и с импульсно-кодовой (PCM) модуляцией. В действительности, FM в таких передатчиках является частотной манипуляцией или FSK-модуляцией. На мой взгляд, выбор в сторону FM модуляции однозначен, т.к. лучше устойчивость к помехам. Но для каких-то простых моделей вполне можно использовать и АМ, хотя для аналогичной дальности управления, требуется больше мощность излучения.

Модулируемый сигнал, в свою очередь, бывает двух основных типов: PPM и PCM. Т.е. Фазово-ипульсная и импульсно-кодовая модуляция. Да-да, опять модуляция, точнее модуляция модулированного сигнала. Масло масленое. В чем суть. PPM-сигнал, по своей природе, – это просто суммированный сигнал со всех каналов управления. По сути, аналоговый сигнал с плохой защитой от помех. И в первую очередь он отваливается при неспособности выделить синхроимпульс на фоне уровня шумов. Но это происходит постепенно, позволяя вернуть модель в зону уверенного контроля. PCM – является цифровым сигналом, закодированным в последовательность нулей и единиц. При этом помехозащищенность выше, но управление отрубается сразу и резко. Поэтому для дальних дистанций PPM предпочтительней, хотя если контролировать уровень сигнала управления, то и с PCM модуляцией можно получить неплохие результаты.

Чтобы добиться хорошей дальности на аппаратурах метрового диапазона, равно как и на остальных диапазонах, стоит обратить на следующие факторы: мощность передатчика, КПД антенны, поляризация, чуйка приемника, шумы и помехи.

И давайте поэтапно в этих факторах разберемся. Начнем с мощности и вернемся к нашей байке. Немного погуглив, можно найти упоминание об этом на форумах.

Или например в описании к товару на известном сайте хоббидирект.

В принципе, откуда растут корни этой байки можно понять: в инструкциях к граупнеру разных моделей разных годов действительно указана мощность 2 Вт. Только ведь указано потребляемая мощность ВЧ модуля.

А вот сколько на выходе мВт в х-ках не указано, но к моей аппе допустим прилагается сертификат в котором указано максимальная излучаемая мощность всего 100 мВт. Как же так? Как из потребляемых 2 Вт мощности получается 100мВт. И в действительности ли это так или тут какая-то ошибка?

Для начала давайте попробуем разобраться как измерить эту мощность. Что может в первую очередь подойти для этих целей? Из современных девайсов что на слуху вы наверняка слышали о ImmersionRC Power Meter. Который измеряет мощность начиная от 35 МГц.

Однако как его подключить? Об этом нигде нет информации и примеров. В принципе, подойдет любой другой измеритель ВЧ-мощности, но все они подключаются через разъем к испытуемой технике. N-разъемы с телескопическими антеннами можно встретить разве что на древних Graupner Digital TX14, Robbe Mars и Multiplex 101.

 

На всех последующих аппаратурах от него отказались за ненадобностью. Хорошо, допустим разъема нет. Можно ли подключиться короткими проводами? На такой частоте можно. Однако становится вопрос как подключать и какой импеданс у ВЧ-модулей этих аппаратур. И будут ли достоверны показатели? На просторах интернета нет особо информации в этом отношении.

И тут нам помогут старые книги. А именно: книги Гюнтера Миля 1975 и 1981 г. И книга Януша Войцеховского 1974г. В переводе они вышли в 80, 84 и 77 гг соответственно.

Остальные книги по радиоуправлению, которые выпускались в советский период просто морально устаревали задолго до их выхода. Например когда фирма JR выпускала уже вовсю компьютеризированные аппы с ЖК-дисплеем и PCM модуляцией в 1988 г выходит книга Проскурина, где на примере бородатой аппаратуры Сигнал-1 пытаются объяснить почему советская электроника впереди планеты всей 🙂

Ну это я отвлекся. Так вот, изучая литературу разных стран тех лет можно найти многие ответы, ведь по большей части схемотехника ВЧ модулей особо не менялась вплоть до середины 2000х годов, когда начался переход на 2.4 ГГц и другие диапазоны. Возможно возникнет вопрос, почему такая малая мощность в упомянутом сертификате, ведь в 70-80 гг, судя по книгам, в тех же ФРГ и ГДР (аппа-то японо-немецкая) разрешалось до 1 Вт мощности. Ответ простой – это следствие современных ограничений действующих в Евросоюзе на данных частотах. Тут я немного отвлекусь и скажу что самые первые аппартуры имели на порядок большую мощность, например система радиупрравления братьев Гуд 1936 г имела мощность в 100 Вт. Но со временем допустимая мощность все падала и падала и дошла до 100 мВт. Планомерное увеличение чувствительности приемников привело к тому что нет нужды в дурных мощностях. Этому также способствовала смена элементной базы: от когерерных систем на ламповые, от ламп на транзисторы, от транзисторов на ИС. Но в итоге для аналоговых систем все уперлось в уровень шумов.

Стоит отметить, что расстояние имеет квадратичную зависимость от мощности: двукратное увеличение дальности действия требует увеличение мощности в 4 раза или в относительных единицах на 6 дБ, увеличение дальности в 4 раза требует 16 раз больше мощи или на 12 дБ. Тоже самое касается чувствительности приемника, каждые 6 дБ уровня сигнала дадут прирост в дальности в два раза. Например приемники с чуйкой в -100 дБм и -106 дБм будут иметь теоретическую разницу в дальности приема в 2 раза. А добиться увеличения чувствительности до определенного уровня зачастую проще чем увеличивать мощность в четыре раза.

Вместе с тем, увеличение мощности увеличивает спектр боковых гармоник и сокращает время работы. На то время (я имею виду время заката использования метрового диапазона для РУ, т.е. конец 90-х — начало 2000-х), чаше всего использовались NiCd батареи и время работы от них было в районе 4-5 часов. Поэтому на то время (да в принципе и сейчас также), гораздо практичней использовать приемыши с большей чуйкой, чем передатчики большей мощности, которые быстро скушают весь заряд батареи.

Вернемся к антеннам, использование монополей в виде телескопических удочек сложилось исторически. Вообще монополь, или антенна Маркони была впервые предложена Гульельмо Маркони в 1895г. Их использовали начиная с самых первых когерерных систем радиоуправления. Среди первых антенн которые тогда использовались, можно было встретить не только монполь, но и диполь Герца, петлевой вибратор, монополь с противовесами (антенна GP) и пр. вариации. Т.е. были эксперименты в этом отношении, т. к. к развитию радиуправляемого моделизма приложили руки энтузиасты радиосвязи. Так или иначе, большие антенны — это неудобно и постепенно пришли к тому, что на пультах управления достаточно использовать телескопический штырь. А на приемнике отрезок провода. И то, и другое является монополями.

Если вам интересно как высчитать импеданс монополя (да и диполя тоже), то это можно сделать по следующим формулам.

где Lw=0.636 * L

Величины Z, jX и R вам уже знакомы, D – диаметр монополя или диполя, а L – его длина. При этом jX будет равно 0 если длина равна λ/2 или λ/4

В теории монополь – это антенна длинной ¼ длины волны, с усилением в 5 дБи и сопротивлением 36 Ом. И по идее его использование в 50 Омной ВЧ системе дало бы КСВ около 1.4, т. к. этом равно соотношение Z / R = 50 / 36. В прошлой части я допустил ошибку с этим соотношением, о чем указал в описании. Но продолжим, применительна ли эта теория к аппаратурам радиоуправления метрового диапазона? Про несоответствие четверти длины волны тем антеннам что на аппаратурах я уже сказал. Разными производителями на одних и тех же диапазонах использовались разные штыри от 700 мм до 1.8 м. К слову, на граупнере, как-то так сложилось что антенна стандартной для них длинной 1.47 м используется еще с 60 гг. Причем как для 27, так и для 35 и 40 МГц. Четкой привязки длины антенны по отношению к длине волны не было. Как же так? Все дело в том, что практически везде использовалась так называемая удлиняющая индуктивная катушка. В большинстве случаев она была на выходе ВЧ модуля, перед антенной, но на некоторых системах была посредине монополя. Использование CLC катушки посредине монополя давала лучшие условия распространения сигнала. Однако, как техническое решение особо не прижилось.

Индуктивности используют в районе 1-2 мкГн, это дает возможность сделать электрически правильным подключение антенны к передатчику. На деле это означает, что запитка антенны была в нужном месте — в максимуме амплитуды тока, но это не значит ,что такая антенна имеет максимальный КПД.

Говоря об индуктивности. Я решил проверить насколько реальные значения соответствуют расчетным и вот к примеру расчет согласно приведенным формулам для антенны приемника длинной 1 м. У меня получилось индуктивность в районе 1.5 мкГн.

Изучая книги, становится понятным, что импеданс таких систем приближается к стандартным 50 Омам. Миль пишет что импеданс около 60 Ом. Войцеховский указывает другую цифру 50-55 Ом. Оба автора описывают простой пробник собранный на эквиваленте нагрузки, паре кондеснсаторов и диоде. Пробником замеряется амплитуда напряжения, диодом общий размах напряжения срезается на половину. Мощность вычисляется по формуле.

P = U²/2R

Я пробовал его собирать и подключать налаживая ВЧ модуль фирмы Hitec. И в ходе своих экспериментов пришел к выводу что такой же эффект в замерах можно получить с помощью осциллографа, подключив щуп к антенне, а землю к минусу передатчика. Импеданс щупа должен быть при этом максимально высоким.

В таком случае мощность вычисляется по другой формуле, учитывая общий размах напряжения

P = U²/8R

 

Также я пробовал измерять мощность с помощью анализатора спектра и ВЧ пробника фирмы Anritsu. Он имеет входной импеданс 50 Ом. Во всех случаях замеры мощности сошлись в цифрах.

И на граупнере действительно мощность на выходе 100 мВт. На ВЧ-модуле хайтек HPF-Mi на 40 МГц, который стоит в другой моей аппаратуре футабе 9С, мощность составила всего лишь 40 мВт. Хотя я встречал инфу что должно быть порядка 300-400 мВт. Анализируя почему столь низкие показатели я засомневался в одном моменте. Изначально этот модуль использовался на аппаратуре hitec eclipse, а там длина антенны 1200 мм, а на футабе 9С 1100 мм. Здесь у меня сводная инфа по длинам антенн.

По итогу, я решил попробовать немного подстроить выходной контур на ВЧ-модуле. Немного подкрутив, я добился небольшого увеличения резонанса до 60 мВт. Однако, этого все равно мало, на мой взгляд. А возможно ли увеличить мощность увеличивая ток в коллекторной цепи? Изучая схемотехнику ВЧ модуля граупнер и хайтек можно обратить внимание что они используют один и тот же транзистор Sanyo C4735. Мощность, которая может проходить через его коллектор, согласно даташиту 1.5 Вт.

И при потреблении тока в 150-170мА при 12 В, где-то столько же через этот транзистор и проходит. А именно такой ток и потребляет этот модуль в рабочем режиме на указанном напряжении. Для увеличения мощности остается только вариант использование иного типа выходного транзистора. И что характерно, для аппартур, которые выпускались для американского рынка, где федеральной комиссией по связи разрешено для систем ДУ до 750 мВт выходной мощности, в ВЧ модулях использовались более мощные транзисторы, напр. C2988 или C2314. Они при потребляемой мощности в 5 Вт могли выдавать до 1.8 Вт выходной мощности.

И что еще более характерно в некоторых инструкциях напр., для аппартур фирмы JR, выпущенных для амер. рынка можно найти упоминание о 750 мВт выходной мощности. Сколько там на выходе в действительности — нужно проверять, пока что ни одним ВЧ модулем на 72 МГц я не располагаю.

Я подозреваю, что производители не учитывали допустимые мощности для отдельно каждой взятой страны. Вероятно, они выпускали условно аппы двух больших категорий: для американского рынка и для европейского. Все остальное в процентном соотношении занимало малую долю рынка. И то, что выпускалось для европейского рынка на 35 и 40 МГц проще усреднить, т.к. не было смысла подстраивается под отдельно каждую взятую страну, особенно под страны пост-советского пространства, где сбыт на то время был низким. Вот и попадали сюда аппы урезанные по мощности до 100 мВт. Если у вас есть иные соображение на этот счет — пишите в комментариях.

Возможно вы спросите: “почему на выход меньше чем на вход?” Это особенности каждого отдельно взятого транзистора. Во второй книге Миля есть глава «Мы измеряем мощность ВЧ колебаний» есть пример графика зависимости потребляемой и выдаваемой мощности транзистора оконечного каскада, где показано соотношение где-то 1:8. Конечно, это цифра не абсолютная величина, ведь там же сказано что это зависит от типа транзистора и его х-к. Но по крайней мере дает понимание что нет смысла ждать 100% отдачи от выходного транзистора

Я думаю вы уже поняли, что 2Вт выходной мощности — это сказки и в действительности мы имеем выходную мощность в 20 раз меньше. Как вы видите, особо большой выходной мощностью граупнер не отличается.

Напоследок скажу, что в большинстве аппартур метрового диапазона выходной каскад передатчика подключали напрямую к батареи без стабилизатора напряжения и при разряде батареи напряжение падало, что в свою очередь существенно влияло на дальность. Поэтому нужно понимать, что летая на разряженной батарее передатчика не стоит рассчитывать на полный радиус действия.

Что ж, с мощностью особо не попляшешь, вернемся к другим факторам. Антенны передатчиков. Использование любых других антенн кроме стандартных телескопических сильно ограничат мобильность перемещения. Да, можно попробовать полноразмерный диполь, но это сделает вас привязанным к мачте. Тут другая сторона медали: многие наоборот пытались перейти на еще более укороченные антенны. Которые представляли из себя тупо катушку.

Это не хеликс антенна в ее традиционном понимании с круговой поляризацией, ибо для этого диапазона она будет конских размеров. Это просто излучающая катушка. Которая не давала прироста в дальности действия, но увеличивала удобство использования и показывала лучшую ДН. Чтобы уйти от спекуляций на эту тему я просто покажу статейку о тестировании которые делали производители приемников Berg.

А так как уйти от размеров антенн передатчика вряд ли получится, то на придется мирится с низким КПД антенны. Что сильно ограничивает мощность излучения в конкретной точке пространства. И говорить о каком-либо усилении антенны в 2-5 дБи не приходится. В этом конкретном случае можно лишь говорить об ослаблении сигнала. Тут кроется один из главных недостатков аппартур метрового диапазона. В силу того, что длина волны достаточно большая (например на 40 МГц: делим 300/40, получаем 7.5 метров), то наиболее эффективная и простая резонансная антенна диполь будет длиной в половину длины волны, что все равно крайне неудобно ни для передатчика, ни для приемника . На 40 МГц это почти 4 м, и только на 72 МГц это 2 м общей длины, то есть еще худо-бедно можно летать с двумя отрезками по метру длиной). Так вот, если мы говорим о КПД антенн приемников, то он на этом диапазоне в районе 10 процентов в сравнении с полноразмерным диполем.

Есть два пути создание резонансной антенны — это или диполь или монополь с хорошим противовесом. Использование заземления не покажет должного эффекта. В моделизме используются антенны с искусственной землей. Т.к. управляемая модель летит в воздухе. Зачастую роль противовесов выполняют массивные пластины или корпуса. На моей футабе эту роль также выполняет мое тело, т. к. лицевая поверхность передатчика — это металлизированный пластик, соединенный с минусом батареи, и когда моделист его держит в руках, он является проводником ВЧ-тока и влияет на характер излучения и его направленность. Первые модели передатчиков шли в металлических корпусах. Однако постепенно все перешли на пластик. В старых книгах также можно встретить использование проволочного противовеса. Длина противовеса обычно в диапазоне от четверти до половины длины волны. О чем можно например прочитать у Войцеховского. Однако не во всех передатчиках есть противовес. В моем граупнере такового нет. Единственный элемент который выполняет эту роль — это стальной кронштейн для двух ВЧ-модулей. Да-да, корпус настолько большой, что там изначально можно разместить два ВЧ-модуля.

Подключение антенны без нагрузки не рекомендуется. Однако стоит понимать, что краткосрочное отключение современные вч-модули вполне выдерживают. Так как антенна не подключенна напрямую в коллекторную цепь, а через П-фильтр, который ослабляет ненужные гармоники.

Что касается антенн приемников, то тут есть небольшое поле для экспериментов. Стоит отметить, что практически все антенны приемников — это отрезки провода длиной около 1 м, но с небольшими отличиями. Многие знают, что при обрубании антенны крайне важно восстановить такую длину какая она была до этого, ибо входной контур настроен именно на конкретную антенну и от этого зависит надежность приема в том числе. И разница в 5 см может сыграть существенную роль. В интернете есть данные какая длина конкретно у каких приемников, в большинстве случаев это 0.6 до 1.2 м.

И также, как в случае с передатчиком, используется входная индуктивность для увеличения электрической длины антенны. Хотя иногда встречается и просто разделительная емкость. Правильная физическая длина антенны тут тоже должна также зависеть и от импеданса. Но есть интересный момент, если с импедансом передатчиков более-менее усредненные значения есть, то по-идее также должно быть и приемниками, однако эксперимент моделиста с ником RC-Cam  показывает что не все так однозначно. Увеличивая длину антенны до определенной длины он достиг максимума уровня сигнала 1575 мм на 72 МГц, а дальше пошло на убыль. Что никак не вяжется с кратностью ¼ или ½ длины волны на этой частоте, и наводит на размышление о разных величинах импеданса у разных приемников.

В его статье есть интересное условное деление людей, делающих антенны, на 4 категории. Одни привязывают все манипуляции с антенной к скорости распространения электромагнитной волны (т. е. к длине волны). Другие говорят, что чем длиннее, тем лучше, т. к. в антенне большей длины наводится больше ВЧ-токов. Третья категория настаивает на том, что все нужно согласовывать по импедансу. Четвертые говорят что антенна может быть укорочена благодаря намотки на катушку.

В целом, если посмотреть даташиты на отдельные микросхемы гетеродинов, то в типовых схемах включения подразумевается 50-Омная ВЧ-линия. Как например в даташите на ta7761. В любом случае, какой конкретно импеданс заложили в дизайн отдельно взятого приемника остается только догадываться. В идеале импеданс антенны и импеданс входного колебательного контура должны совпадать.

В интернете можно найти ряд успешных опытов с увлечением длины антенны приемников вплоть до полной длины волны. Однако, почти никто не подстраивает входной контур под изменение длины. А именно это и стоит делать. Как при укорочении так и при увеличении длины. В описании я дам ссылку на калькулятор расчета длины антенны приемника который использовали ряд дальнолетчиков. Хоть он и вызывает у меня больше вопросов чем ответов.

Помимо увеличения длины приемников была еще и практика их укорочения. Да-да, укорочение укроченной антенны, масло-масленное. Использовались антенные катушки, помимо тех индуктивностей, что стоят на входе большинства приемников. Связано это было с тем что нередко из-за ее длины располагать ее было затруднительно. Особенно на малых моделях. Ее обрезание приводило бы к расстройству контура. Поэтому была практика частичной намотки антенны на катушку. И например фирма Hitec выпускала даже вот такую маленькую бобину с рекомендацией как правильно ее намотать. На практике использование таких катушек не давало никакого преимущества, кроме как удобства. А дальность действия сильно падала.

Среди своих опытов с антеннами, я провел один эксперимент. Решил сделать полноразмерный диполь на 40 МГц. В качестве приемника использовал далеко не самый лучший приемыш Hitec Feather. В одном из своих видео я жаловался что он нормально не работает. Оказалось, что ему нужно было подстроить входной контур под укороченную антенну. Да-да, я ее укоротил, думая, что и так сойдет. Ан-нет! Более того, производители приемников выпускали запасные антенны конкретной длины подходящие только для конкретных приемников без перестройки контура. Их длины можно найти по ссылке в описании.

Суть в другом. Ради интереса я попытался сделать антенну для этого приемника используя прецизионную нагрузку на 50 Ом, ВЧ-мост, анализатор спектра и генератор сигналов. Сначала сделал и настроил диполь на минимум КСВ. получилось два плеча по 1.4 м. Почему 1.4м а не 1.8 как гласит расчет по кратности длины волны? Вероятно влияет коэфициент укорочения. Хотя в теории он должен быть где-то 0.9, но на практике мы имеем другие цифры.

Идя по пути уменьшения габаритов попытался одно плечо заменить катушкой. Ничего не получилось. Постепенно пришел к выводу, что можно заменить одно плечо противовесом в виде куска фольги. Который в принципе можно наклеить на низ крыла. По итогу оклеил низ крыла планера Lidl на скотче и закрепил провод ф0.35 длиной 155 см на пластиковой трубке, имитирующей фюзеляж Далее провел тестовый замер дальности по земле в городских условиях. Он показал увеличение радиуса действия в 4-5 раза, что вселяет оптимизм.

Настройка на частоту была не идеальна, больше для теста, длину нужно корректировать уже непосредственно на самолете. В идеале, если позволяет приемник – по уровню сигнала с приемника. Также отмечу, что использование противовеса меньшей площади не дает такого эффекта. И уже на крыле размером меньше, как на апельсинке (планер размахом 68 см), получить резонансную антенну с плоскостным противовесом не получилось. Если вы решитесь на похожий эксперимент фольгу можно наклеить на аэрозольный клей по типу такого. Но при этом учитывайте, что фольга так же будет экранировать другие сигналы. И на таком крыле лучше не располагать такие элементы как видеопередатчик.

Поляризация и диаграмма направленности. Существуют разные способы как выгодней всего располагать антенну (или два плеча антенны, если вы используете диполь) Тут нужно начать с того, что по-идее, антенну передатчика имеет смысл держать вертикально, т. к. при этом будет одинаковое распространение сигнала во все стороны. Стоит упомянуть о крепеже телескопической антенны. На ряде аппартур это фисированное положение — либо строго горизонтально, либо вертикально, либо под углом. Другие же, напротив – снабжены шаровой опорой для позиционирования антенны. Примером фиксированного положения служит моя футаба, и ее неудобно держать вертикально. Примером пульта с шаровой опорой служит граупнер. На котором можно выставить антенну хоть вертикально, хоть горизонтально. Как угодно. Но при этом, если выставить ее строго вертикально, то она мешает обзору и забросу модели, гораздо если ее наклонить немного вперед и вбок.

Что касается летающих моделей , то редко на какой модели самолета можно расположить проволочную антенну вертикально.

С другой стороны на модели коптера если он летает блинчиком, вполне можно свесить антенну вниз. И я так делал лет *надцать назад. Но управление коптером с аналоговым приемником с возможностью jitter’а – та еще фигня, не повторяйте, это вам не самолет.

Помните, в предыдущих частях я говорил, что несовпадения поляризации на 45 градусов даст потерю сигнала всего 3 дБ. А на 90 даст затухание до 25..30 дБ. Учитывая это, нужно стремится стараться удерживать положение аппаратуры так, чтобы не выходить за пределы 45 градусного отклонения от приемной антенны.

На практике при акробатических пилотажных полетах, когда модель все время меняет положение в пространстве, она не улетает дальше пределах хорошего понимания положения модели в пространстве, т. е. когда она хорошо видна, а это обычно 150-250 м. На этом расстоянии волноваться за поляризацию нет смысла. Другой вопрос о ФПВ-полетах на дальность. Когда модель долгое время летит от вас или на вас, то стоит отойти от книжных рекомендаций, ибо выгодней всего располагать приемную антенну вдоль крыла. И при этом направлять кончик передающей антенны на саму модель. При этом уровень сигнала, как вы могли догадаться, будет не самый хороший, т. к. поляризация антенн будет не совпадать, плюс еще и по ДН телескопического штыря у него слепая зона на конце. Но тут действует другой момент: модель удаляясь будет иметь приблизительно одинаковое положение приемной и передающей антенны по поляризации и ДН, а когда она достигнет пределов нормальной управляемости — у вас будет запас на увеличение мощности сигнала путем поворота пульта на 90 градусов.

С другой стороны, если вы расположите антенну на модели вдоль фюзеляжа, у вас по ДН будет всегда слепая зона в хвосту. Без разницы куда летит модель: что от вас, что на вас.

Стоит отметить, что в метровом диапазоне очень характерно меняется диаграмма направленности вертикального штыря в зависимости от проводимости земли. И это видно на этой картинке. К идеальной половинке яблока мы приближаемся только когда высокая проводимость земли. Я сам не раз замечал, что сигнал заметно лучше проходит когда выпал снег. И наоборот в летнюю жару мы можем иметь худшие условия по распространению сигнала.

Гармоники и помехи. В городе довольно сильные помехи на аппартуры метровго диапазона могут давать мощные ФМ-радиостанции. Например 108 Мгц дает кратные гармоники на 27 МГц. Хотя диапазон на 27 МГц сам по себе довольно забит мощными СB-радиостанциями. На диапазон 35 МГц влияют ФМ-радиостанции с частотой около 105-108 МГц и УКВ на диапазоне 70-72 МГц. Эти же радиостанции на ЧМ-УКВ могут забивать диапазон 72 МГц. Относительно свободный от таких помех диапазон 40 МГц. Но и тут могут быть службы такси и скорая помощь, хотя они обычно чуть выше по диапазону. Кое-где осталось аналоговое ТВ-вещание, и оно тоже может доставить хлопот любителям раритетного моделизма. Также стоит понимать что иногда складываются условия хорошего прохождения для сигнала издалека, в том числе и для указанных диапазонов. Поэтому всегда имеет смысл проверять дальность по земле со сложенной антенной перед тем как летать. Вне зависимости от того, летаете вы тут постоянно или первый раз.

Следующий фактор влияющий на дальность, это чуйка приемника. Чувствительность приемников на аналогвых приемниках нельзя увеличивать до бесконечности, т.к она должна быть выше уровня общего шума на данной частоте. В среднем для хороших приемников это 1-3 мкВ. А для лучших образцов приемников она на уровне 0.3 мкВ. Но эти показатели все же лучше озвучивать в дБм. Помните, я говорил что изменение чуйки с -100dBm до -106dBm, т. е. на 6 дБ, даст двух кратный прирост по дальности. Согласитесь, что озвучивание эквивалентных значений с 2.2uV до 1.1uV не дает понимания разницы по теоретической дальности.

Вообще есть очень хорошая сравнительная таблица сделанная Томасом Шерером в середине двухтысячных. Он замерял в том числе чуйку приемников, чувствительность к помехам по питанию и ширину канала. 

На практике по чувствительности приемники делились на три категории: для паркфлаеров – для всякого мелкого и близколетающего, хоббийные — общего назначения и спортивного использования — для дорогих моделей с улучшенной чуйкой и помехозащищенностью, уровень их надежности должен был быть наивысшим.

Зачастую чуйка проверяется с помощью генератора сигнала и регулируемого аттенюатора. Я тоже пытался проверять чуйку своих приемников с помощью DSS KMOON FY6900. Однако столкнулся с тем, что ни смотря на то, что мой генератор может выдавать очень низкий уровень сигнала по напряжению, и может модулировать сигнал по частоте. Но он при этом очень сильно фонит, и любые мои попытки экранировать помехи ни к чему не привели. Похоже, что для этого нужно использовать более дорогое оборудование.

О других различиях аналоговых приемников с частотной модуляцией. Некоторое время мне не давала покоя надпись на приемнике Graupner — Fmsss. Простой поиск не давал результатов. Только на надписям на старых аппах, я понял что это указание какой тип приемника – Single Side Shift – частотная модуляция с односторонний сдвигом. Большинство приемников выпущенных граупнером и JR были FMsss. Но были также и DS-приемники, т. е. приемники двойного преобразования. И тут нужно описать еще одно отличие различие аналоговых приемников: это преобразование одинарного или двойное.

В большинстве случае мы сталкиваемся с супергетеродинными приемниками. Для увеличения избирательности в них используется гетеродин. Однако это порождает недостатки — зеркальные каналы. Для того чтобы избавится от зеркальных каналов используют приемники с двойным преобразованием.

Ходили слухи что приемники с двойным преобразованием имеют лучшую чуйку. На практике заметной разницы по дальности управления в приемниках одинарного и двойного преобразования частоты, сделанных на современной элементной базе не было. Нельзя было сказать что приемник с двойным преобразованием частоты лучше приемника с одинарным преобразованием. Просто он имет лучшую изберательность.

Среди прочих моментов, различия приемников стоит упомянуть еще такой параметр как сдвиг и девиация частоты. В зависимости от годов выпуска и стран использования встречаются разный сдвиг по частоте относительно несущей — negative/positive shift.

Некоторые приемники имеют возможность автоопределения сдвига. В упомянутых книгах говорится о разных цифрах для разных производителях и разных моделей аппаратур, и в тот момент она могла быть на уровне 10 кГц. Со временем требования по ширине частотного канала ужесточались. Сначала это было 20 кГц на канал, потом 10 кГц. Это потребовало урезания ширины девиации. В последние года выпуска таких аппратур она была более-менее стандартизирована но все равно разнилась той информации что я нашел на футабе, мультиплекс и хайтек она приближается к +/-1.5 кГц или 3 кГц. На грау,  JR +/-1.8 кГц или 3.6кГц. В пользу последнего говорит также инфа в сертификате. Насколько я понимаю, в этом обозначении зашифрована ширина спектра 3К8 — 3.8 КГц. И его класс F1D или F3D.

Год назад я выпустил видео, где собираю самосборный приемник на 40 МГц Игва Парк5. Он без проблем завелся на футабе, для того чтобы заставить работать на грау, на втором таком приемнике вместо фазового дискриминатора я поставил контур, однако эксперимент не увенчался успехом. Тоже самое касалось и второго приемника модели 6Н, на футабе завелся с полпинка, а на грау отказывался.

Невозможность нормально подстроить вышеуказанные приемники под девиацию граупнера заставила меня искать причины. Был приобретен генератор сигналов FY6900 со встроенным частотомером. Замер девиации на аппаратуре Graupner MC-19 помог понять что не так с ВЧ модулем. Что конкретно происходило. Одним из предыдущих владельцев этой аппаратуры был установлен специальный переключатель ВЧ-модулей фирмы Jeti.

Рассчитан он именно на данную серию аппаратур. Для того чтобы иметь возможность переключать ВЧ модули между собой. Например, между модулем Jeti duplex и родным 40 МГц модулем.

Но как оказалось, тут есть небольшой нюанс. Этот переключатель переключает только питание, а земля и PPM сигнал остаются подключенными к обоим модулям, И если в связке с модулем Jeti duplex все работает нормально, то в случае со спектрумовским модулем последний в выключенном состоянии изменял сигнал так, что на родном модуле 40 мгц был сдвиг девиации и ее границ. Хотя приемники продолжали работать, но не совсем так как хотелось бы. Сейчас если полностью физически отключить спектрумовский модуль девиация близка к заводским +/- 1800 Гц (для аппаратур JR) У меня получались что при центральной частоте 40.715000 MHz.  Сдвиг в меньшую сторону  40.713280 MHz (-1720 Hz). В верхнюю  40.716825 MHz (+1825 Hz).

Методика замера состоит в том чтобы отключить ППМ сигнал и замерить частоту несущей. А потом промерить модулированную частоту. На большинстве ВЧ модулей имются потенциометры для подстройки верхней и нижней частоты. И в принципе можно попытаться настроить сдвиг из позитивного в негативный.

Впоследствии я все же перестроил пару приемников на девиацию и сдвиг граупнера, Хотя изначально они были настроены на Hitec. В целом почит любой ВЧ модуль оснащен подстроечными элементами которые позволяют при необходимости скорректировать сдвиг и девиацию частоты и сделать так чтобы приемники расчитанные на футабу работали допустим с ВЧ-модулем JR. Только нужно понимать что и кварц при этом нужно менять.

Говоря о различиях приемников, то можно отметить еще два вида: кварцевые и синтезаторные. На кварцевых приемниках реальная частота кварца была меньше или больше (в зависимости от сдвига) на частоту промежуточного фильтра, и помимо этого у них могли быть разные нагрузочные емкости. Кварцы для одинарного и двойного преобразования были разными. Это переводило к ограниченной совместимости по кварцам. С синтезаторными было проще — частоту можно было задать без использования кварца.

Отлетая на метровых системах управления по камере далеко важно контролировать уровень сигнала управления. Особенно если приемник не FM, а PCM. И управления может отвалится сразу. За свою практику, я несколько раз выводил данные с RSSI аналоговых приемников для отображение уровня сигнала на ОСД. В некоторых случаях это было не совсем корректно. Ну, во-превых, в некоторых приемниках RSSI используется для автоматической регулировки входного усиления. Во-вторых, импеданс RSSI входа довольно высок. А OSD обычно его закорачивают по высокой частоте. И то, и другое приводит к заметному уменьшению номинального радиуса действия. Если с первым вариантом ничего не сделать, то применительно ко второму нужно использовать RSSI-буффер на операционном усилителе. И чем больше будет входное сопротивление этого буфера — тем лучше. Минимально желательно 40-50 кОм. В идеале не помешает— гальваническая развязка, т.к помехи по питанию в цепи RSSI могут сильно повлиять на чувствительно приемника.