Здравствуйте.
Может ли кто-нибудь подсказать:
Хочу разместить антенну на 5 ГГц на плоскости или на передней кромке крыла БЛА.
Для горизонтальной поляризации это может быть просто полуволновой вибратор (из тонких полосок жести, наклеенных на крыло, например), или уда-яги (рефлектор-вибратор-директор).
А какая форма нужна, чтобы вертикальную поляризацию принять? Придется все-таки чему-то торчать вверх?

Спасибо.

У щелевой антенны высота щели 0,01-0,05*лямбда (0,6-3мм на 5GHz) при вертикальной поляризации . Если конструктивно для Вас приемлемо.

Спасибо. Как вариант - да. А эти щели могут быть в виде крестиков, для приема сигнала с произвольной поляризацией - пусть и с меньшей эффективностью, но чтоб универсально?

Однако щелевая антенна - это большой лист металла, а необходимо также подумать и о снижении ЭПР.
Или, например, так - суммировать сигналы с двух антенн - одна для горизонтальной поляризации, я описал, вторая - насколько я понял из гугла, GP-антенна - т.е. вертикальный червертьволновой штырек, расположенный в центре горизонтального крестика с длиной плечей в полволны? Заработает ли для приема сигнала с произвольной поляризацией?

У GP длина стороны противовеса не пол- а четверть волны. Но GP конструктивно несовместим с горизонтальным вибратором на одной плоскости, их надо разносить. Если ЛА имеет хвостовой вертикальный стабилизатор, можно на нем. Можно в носовой или хвостовой части разместить спиральную антенну с круговой поляризацией. Такая антенна имеет форму циллиндрической пружины, диаметр которой уменьшается к концу, что хорошо совместимо с классической формой фюзеляжа ЛА.

Ага! Вроде нормально получится - антенна горизонтальной поляризации на крыле снизу, вертикальной - сверху. А суммирование как осуществлять - просто сведением отрезков коаксиального кабеля одинаковой длины в одну точку?
А противовесы GP как ориентировать, имеет значение? (ожидаемое направление прихода волны - 0 по курсу)

Так нельзя суммировать! Для GP противовесы под 90 гадусов или более до 120, и чем их больше тем лучше, фольгой можно тоже пользоваться, лучше медной, создавая площадь.

Mityan
Вы поаккуратнее с горизонтальным вибратором обращайтесь.
Во-первых диаграмма направленности в горизонтальной плоскости - восьмерка и по этой причине при маневрировании можете терять сигнал. Можно, конечно сделать турникет, но это только, если справитесь с этой задачей на 5 ГГц.
А что может быть более неприятным, это то, что диаграмма направленности в вертикальной плоскости такой антенны под крылом будет представлять собой, грубо говоря конус шириной порядка 90 градусов. Конус, естественно смотрит вниз при горизонтальном положении крыла. Т.о., если вы ждете прихода сигнала под низкими углами к горизонту, то у вас может ничего не выйти без большого запаса по энергетике. Но это, конечно, если крыло металлическое.
Складывать эти две антенны, в принципе, можно. Но это только в случае, когда превалирует по амплитуде одна из поляризаций, иначе можно получить глубоки провалы в результирующем сигнале. Стандартное решение в таком случае, это двухвходовый приемник с автоматическим выбором большего сигнала. Но это уже не совсем бюджетное решение.

Да нет никаких двухвходовх приемников. Приемник с одним входом, ставят перед входом коммутатор антенн хоть на 2, хоть на 8. И по уровню RSSI процессор переключает на нужную антенну. В некоторых чипах, управляемых командами, есть уже готовые пины для внешнего коммутатора антенн. Давай команду и все. Именно так и коммутируют антенны, никаких сложений, поскольку разные волновые сопротивления антенн и кабелей, еще и с длиной кабеля не угадаешь, потери могут быть боьшими. Сумматоры ставить, думаю лишнее для моделей.

Простейшее решение для получение круговой поляризации с двух антенн линейной поляризации - квадратурное суммирование, то есть сдвиг одного из сигналов на 90град (если в узкой полосе - отрезком 1/4-линии) и синфазное суммирование.
Но все же, может все-таки спираль на фюзеляже?

Большое спасибо за ответы. Всем.
Крыло неметаллическое. Бюджет канала прикидывал.

Теперь. Если вибраторы рассчитаны на среднюю длину волны в 6 см, насколько хорошо они будут работать в диапазоне 5.5...6.7 см (4.5...5.5 ГГц)?
Коэффициент перекрытия примерно 1.2 получается. Или для расширения диапазона необходимо еще специально подбирать соотношение длина/толщина?

Естественно, полоса пропускания вибратора по критерию КСВ (для приемной антенны достаточно обеспечить КСВ<=2) зависит от диаметра вибратора (если циллиндрический) или ширины вибратора (если плоский). В конкретном случае обычно моделируют в каком-нибудь 3D электромагнитном симуляторе, но можно определить грубо-прикидочными расчетами, например по формулам и графикам из двухтомника Айзенберга "УКВ антенны".

А может, так: крестик в вертикальной плоскости (комбинация двух полуволновых вибраторов), расположенный на передней кромке крыла, может, ориентированный под углом 45 к горизонтали-вертикали? Будет принимать сигналы с произвольной поляризацией? Для диапазона 4.5...5.5 ГГц это приблизительно 3 см размер. И не надо ничего суммировать вроде?..
Дело в том, что мне нужно вдоль размаха крыльев таких антеннок больше десятка.

Если от каждой двухполяризационной антенки нужен один сигнальный порт, без квадратурного сумматора не обойтись. Это не так страшно. Дополнительная 90-градусная линия и простейший мост Вилкинсона на микрополосках. Если это линейная решетка, что делать с узкой ДН, иначе можно потерять связь с аппаратом.

Практически весь цивилизованный rcgroups использует для своих моделей вот такие CP штуки:
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Едва ли вы переплюнете коллективный разум настоящих фанатов.
И... при чем тут панельные антенны ?

Ну, вообще-то предполагается ФАР с цифровым диаграммообразованием, и это мне не для связи. И не для модельки.
Эта диковинная штука, что вы привели на фотографии, конечно, тоже по-своему интересна, но боюсь, при полете слишком сильно свистеть будет.

Да 20dB у неё не будет. Внутрь крыла под пластик спрятать можно. Но вот размеры для ваших частот могут быть большими. ФАР с цифровым диаграммообразованием простой не будет. Нужно считать, ...но это не главное. Главное потом чем-то измерить. Если нет камеры, ... то, думаю проблема.

Чем больше размер, тем больше КУ. А ФАР с ЦДО мне кажется проще, чем без оного.

Ну... попробую объяснить...
В принципе, помочь коллеге готовы многие. Но никто из специалистов никогда не будет выдавливать из вас же порционно крохи информации для этой помощи. Он просто пройдет мимо. И не потому, что западло, а просто времени жалко на столь схематично очерченную задачу. Предлагать различные варианты, додумывая все гипотетичиские исходные, о которых вы по тем или иным причинам умолчали, а вы будете выбирать из них те, которые вашей задаче удовлетворяют, выкидывая большую часть проделанной работы - это просто не уважать себя.
А так... так будете просто получать развесистую лапшу местных трепачей про проблемнось и сложность любой задачи и банальные советы из популярных учебников.

Я это все понимаю. Собственно, меня интересовало, будет ли принимать сигнал с произвольной поляризацией антенный элемент "крестик" как комбинация полуволновых вибраторов (видел, кстати, где-то на радиолюбительских сайтах комбинацию двух уда-яги под прямым углом для приема ТВ) или горизонтальный вибратор + вертикальная GP-антенна. Скорость аппарата приличная, а ЭПР нужна маленькая, поэтому никакие патчи, харченко и проч. не подходили.
Принципиальный ответ, кажется, получен. Я системщик, а вопросами схемы подключения и согласования будут потом заниматься специальные люди.

Большое спасибо всем за ответы.

Чувствуется, Вы знаете как сделать ФАР с ЦДО. Единственная сложность для Вас - элемент круговой поляризации, скорее всего Вам по конструктивным соображениям подойдет уже упоминавшаяся турникетная пара диполей с квадратурным суммированием. Если будете принимать волну с линейной или эллиптической поляризацией неизвестной ориентации - нет проблем, если принимаемая волна круговой поляризации, то в случае фазовой несогласованности направления закрутки поляризации волны и приемной антенны могут быть поляризационные потери. Есть два способа устранения этих потерь: поляризационную диаграмму приемной антенны превратить из круга в эллипс, введя некоторые потери на одном из входов квадратурного сумматора; с каждого элемента сделать ответвления на отдельный квадратурный сумматор, у которого 90-градусный фазовращатель включен в другое плечо.

Основная тенденция в связи с БПЛА - MIMO, как раз таки многовходовые приёмники, сложение со всех антенн одновременно в цифре осуществляется с адаптивным выравниванием фаз, задержек и т. п. Коммутация антенн, ФАРы - ИМХО прошлый век.

1) Поясните ка что такое по вашему ...многовходовые приёмники? Это много приёмников одновременно или комутатор одного входа приемника на несколько антенн?

2) ... сложение со всех антенн одновременно в цифре осуществляется с адаптивным выравниванием фаз, задержек и т. п.
А также собирание со всех направлений мошности шумов и их усиление. И значительное ухудшение отношения сигнал/шум.

3) Коммутация антенн, ФАРы ... они не знали что прошловековые? И что стого? Где аргумент, что их нельзя использовать?

А если есть аппаратные ресурсы, можно организовать синтезированную аппертуру за счет движения, своего рода виртуальную ФАР.

Именно приёмники.



Наоборот сигнал/шум улучшается, собственные шумы приёмников не коррелированы, в направлении помех создаются нули диаграммы направленности, в направлении прихода лучей максимумы, одновременно принимаются лучи со всех сторон, используется максимум доступной мощности в том числе и отражённые лучи.



Можно, но когда они разрабатывались не была доступна такая вычислительная мощность и технологии производства интегральных схем, всю сложность можно перенести в цифровую обработку, не надо в аналоге с антенн ничего складывать.

Ага, можно.. Если в запасе есть 100500 отнюдь не копеечных АЦП. Натурально АФАР..

Ну где-то и чипы сложные выпекать умеют.
А для тех кто не умеет и не моделек можно и не копеечные, тем более механическое производство ФАРов тоже не копеечное .

Именно приёмники.
--- Вот это да!
Вот вам простая аналогия - чем больше вёдер тем больше туда воды помещается, ... аналогия с шумами прямая, в плане приемников и антенн.

Наоборот сигнал/шум улучшается, собственные шумы приёмников не коррелированы, в направлении помех создаются нули диаграммы направленности, в направлении прихода лучей максимумы, одновременно принимаются лучи со всех сторон, используется максимум доступной мощности в том числе и отражённые лучи.
--- Как это он может улучшитья, когда вы складываете шумы от разных приемников. А при чем тут корреляция собственных шумов?
--- ... принимаются лучи со всех сторон, <---а это тут откуда? ...какие еще лучи? О Блин! Все в кучу.
--- ... используется максимум доступной мощности в том числе и отражённые лучи.<-- А отраженные шумы тоже? Или уже нет?

Можно, но когда они разрабатывались не была доступна такая вычислительная мощность и технологии производства интегральных схем, всю сложность можно перенести в цифровую обработку, не надо в аналоге с антенн ничего складывать.
--- ... о как, таперь сюда, в эту кучу приплели ЦОС, выч. мощность, технологии.


А аргументов то у вас ноль, как и знаний.

У всех современных истребителей в бортовых РЛС реализован режим синтезирования апертуры.
Вне зависимости от того, пассивная ФАР или активная, сложение сигналов от антенных элементов выполняется в аналоговом виде.
Цифровых антенных решеток не так уж много. Ладно, малоэлементные адаптивные - одно дело, а из серьезных - пожалуй, разве что "Небо-УЕ".

При том что полезный сигнал складывается по амплитуде с оптимальными весовыми коэффициентами, а шум только по мощности.



Откуда откуда многлучёвое распространение известная проблема, но если лучики когерентно сложить можно получить большой выигрыш, в ФАРе мощность не попавшая в основной лепесток теряется.



Время идёт вперёд, появляются новые идеи и возможности, раньше это было невозможно, сейчас ограничиваться ФАРами и коммутированием антенн просто глупо.

Ага, у сигнала мощности нет - только амплитуда. А у шума нет амплитуды, только мощность. Забавно, что еще поведаете?
Просто вопрос: с электродинамикой знакомы?

... лучики когерентно сложить можно получить большой выигрыш
Да! ... а если лучики в разных фазах сложить то ноль получим. А кто у вас отвечает за когерентность лучиков?
И о какой поляризации идет речь? И какой мощи компьютер у вас будет вычислять ГВЗ в изменяющейся среде?

Пока у вас только пустые эмоции. ... много букаФ.

Шум с двух приёмников складываем, мощность шума увеличилась в 2 раза, сигнал в фазе складываем, амплитуда увеличилась в 2 раза, мощность соответственно в 4, выиграли в отношении сигнал/шум 3 dB.



За когерентность отвечает адаптивный алгоритм, соответствующая теория давно разработана. Мощи у современных средств ЦОС достаточно.

Мне кажется, вы нагромоздили все в кучу, радиолокацию и радиосвязь, не очень представляя сути.
Если иметь ввиду многолучевое распространение, то оно обусловлено отражениями от объектов на местности, приэтом фаза флуктуирует, ни о какой когерентности речи быть не может.
Когерентное сложение получается со всех антенных элементов, при этом формируется один луч, напраление которого определяется фазовым набегом на элементы.
Автокомпенсация возможна активных помех (от постановщиков) или мешающих отражений (заметьте, компенсация, а не когерентное сложение!), но не эфирных шумов.
И мощь цос тут ни при чем, это все делалось еще до появления первых процессоров.
А одновременный просмотр всех элементов разрешения пространства в радиолокации возможен только в ЦАР, а в радиосвязи с многолучевостью вообще-то борются...

Не слишком сильное утверждение? Положим канал стационарный, речь может идти? Ответьте сами себе на вопрос при каких условиях действительно нельзя адаптироваться к изменениям канала.



Нам же не луч сам по себе интересен, а максимальное отношение сигнал/шум на выходе, оптимизируя весовые коэффициенты по этому критерию можно добиться лучшего результата.



Лучшее враг хорошего, лучи это наш же полезный сигнал, используя их потенциально можно получить большее отношение сигнал/шум.

Вот это фокус!
... Шум с двух приёмников складываем, мощность шума увеличилась в 2 раза, сигнал в фазе складываем, амплитуда увеличилась в 2 раза, мощность соответственно в 4, выиграли в отношении сигнал/шум 3 dB.

А что это по вашему выходит, что принимаемый сигнал не имеет мощности? А только амплитуду?
Давайте уж тогда и сигнал по мощности складывать!

Тогда так спрошу: а если к антенне подключить 1000 приемников, то какой по вашему будет выигрыш в отношении сигнал/шум?

Не к антенне а к разнесённым антеннам, в случае MRC(Maximum Ratio Combining) получите 30 dB.

А да, ...теперь понимаю, забыли сказать, что антенн кача нужна.

Ну тогда зачем мне такая (недешёвая) куча малошумящих приемников, когда толку от них мало? Их же шумы сложаться, не такли?
Я тогда лучше ФАР к одному приёмнику подключу и получу больший выигрыш в отношении сигнал/шум, чем от кучи приемников.

Как я понимаю у вас пробелы, как в электродинамике, теории антенн, теории радиоприема и тп.
Это заметно по вашей "когерентно-лучистой" терминологии.
... А вы не из торсионьщиков случаем?

Почитайте курсы по теории корреляции, приему передаче шумоподобных сигналов. Еще в начале 70-х было доказана и реализована возможность обнаружения и принятия сигнала мощностью значительно ниже естественного шума. В фазированных решетках применяются подобные методики.

Имеет значение энергия сигнала. Если мощность делают маленькой, значит накапливают долго. Это согласованная фильтрация, и ФАР тут ни при чем. ФАР выполняет пространственную селекцию сигнала, концентрируя излучение в некоторой весьма ограниченной области пространства.






Если канал у меня стационарный, я нафик рупор узконаправленный поставлю и не буду трахаться с адаптивными коэффициентами.
Для остальных каналов, когда движешься и не знаешь направления прихода сигнала, вы как собираетесь - подстраиваться всегда быстрее, чем меняется обстановка в канале? Кстати, возле вашего стационарного канала также ничего не должно лететь и ехать рядом, т.к. от них тоже может отразиться.
Чтоб подстроить фазы и сложить все лучи при многолучевом распространении с разными фазами и задержками смиволов, эти лучи надо сначала принять и обработать по отдельности. Я нафик одним лучом ограничусь - максимальным, в нем все данные, которые я собрался принять, и так есть, зачем мне повышать ОСШ ради повышения ОСШ?

Похоже, вам действительно есть что сказать - новое слово в радиотехнике.

Никакой принципиальной разницы между временным фильтром и пространственным нет, точно так же лучше если последний согласован.




Очнитесь это уже используется, дальше больше.

http://www.silvustechnologies.com/applications/uav.php

ФАР это не только набор антен но и как минимум набор линий задержки(фазовращателей) и сумматоров. Выполняет не столько пространственную фильтрацию сколько когерентное суммирование сигналов со всех антен заменяя временное накопление пространственным.

Пространственная фильтрация - это усиление сигнала, пришедшего с некоторого направления, либо подавление оного (в случае управляемых нулей диаграммы). Данная простарственная фильтрация выполняется путем когерентного суммирования (в фазе - для главного лепестка ДН, в противофазе - для провала ДН). Накопление она не то что бы заменяет, когда энергетики хватает при увеличении направленных свойств антенны, то да, накопление никакое не нужно, ну а если с заданного направления вместе с сигналом пришли помехи, они тоже усиливаются, и тут уж без накопления не обойтись.

Ой-ой-ой, куда смотрят модераторы???
Дискуссия про панельную антенну закончилась, и народ стал обсуждать ЦАР....

petrov за выдержку +100500, остальным за необоснованные нападки минус столько же.

Mityan, в радиосвязи многолучевость стали применять себе на пользу уже давно. В компании, где я работаю, применяются IRC-SIC и IRC-PIC. В этих алгоритмах производятся совместные когерентное сложение полезного сигнала с выходов приемников и компенсация помех, коими могут являться сигналы пользователей соседних сот, к примеру. MRC же применялся, еще когда я студентом был - прост как дубинка неандертальца, оптимален в отсутствие помех. Алгоритмы давно реализованы в чипе, чего вам боле? Sequans, например, недавно выпустила чип с AIR (active interference rejection) для пользовательских терминалов. Похожие решения есть у всех крупных вендоров оборудования базовых станций и мобильных терминалов 3G и 4G.
Все эти модные алгоритмы с заграничными названиями работают для скоростей подвижных объектов до 450 км/ч и соответствующих значений Допплеровских сдвигов. Нестационарность канала - другое дело - это вопрос действительно непростой, применяются с переменным успехом Калмановская фильтрация, алгоритмы ИИ для предсказания канала и прочие хитроумные штучки.
Мощность современной вычислительной техники тоже преувеличивать не стоит, гигабитные скорости не позволяют проводить MIMO детектирование для двузначного числа антенн за время, меньшее длительности символа.

Вопрос, подключать ФАР к одному приемнику, или городить многоканальный тракт, должен разбираться в каждой конкретной ситуации. Оба подхода имеют свои плюсы и минусы, а обсуждаемая задача недостаточно детализирована для того, чтобы выносить какой-либо окончательный вердикт. Одно можно утверждать точно: число микросхем, в которых интегрированы несколько АЦП (AD9252, к примеру), МШУ или там УМ, на рынке неуклонно растет, а цена их падает.

Mityan, " Если мощность делают маленькой, значит накапливают долго" - совершенно верно. Применительно к антенным решеткам это звучит так: если сигнал слабенький, ставят многоэлементную решетку. Дуализмы "Длительность сигнала - полоса сигнала" и "Апертура антенны - Ширина ДН" petrov не отменял.
"подстраиваться всегда быстрее, чем меняется обстановка в канале" - именно так, хотя задача непростая, конечно. Но менять фазы фазовращателей вы ведь тоже не сможете мгновенно, так ведь?