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本帖最后由 zhanyiduo 于 2014-1-24 23:58 编辑
看了很多帖子讨论图传频率和功率的选择,关于“穿透”能力的讨论更是众说纷纭。作为物理专业毕业生,在这里给大家阐明一下给频率和”穿透“能力的基本物理关系。本人只是从物理的理论角度分析,如果有不准确的地方,欢迎指正。
首先,我们说的“穿透”能力其实是指的无线电波“绕”过障碍物继续传播的能力,另称为“衍射”。衍射是波传播的特有性质,满足衍射发生的条件是:障碍物的尺寸不大于波长。
图传的各频率的波长是多少呢?根据波长计算公式lamda= c/f, 其中c 为光速,f为频率。可以得出市面上常见的四种频率(900mhz, 1.2ghz, 2.4ghz, 5.8ghz)的波长分别为: 33.31cm, 24.98cm, 12.49cm, 5.17cm。 知道波长了,对比飞行中有可能出现的障碍物的尺寸,其穿透能力就一目了然。:无论哪个频率各种建筑肯定挡住信号。对于2.4ghz和5.8ghz,树枝树叶也会对其构成不小的威胁,所以飞到树的后面也很危险。
顺便再聊聊功率和有效距离的关系:对于全向天线(棒状天线/蘑菇头天线等)有效距离的平方跟功率成正比,比如一个1w的图传,有效距离是1000米;那么2w的图传有效距离就是1414米。为什么?因为图传发射的信号能量从天线一点向空间传播,其无线信号就会以球面向四周扩散,发射能量均匀分布在空间的球面上。球心就是图传发射端,接收端处在球面上的任意一点。发射与接受端的距离就是球的半径。球面的面积s就跟球的半径平方成正比。所以图传有效距离的平方跟发射功率成正比(此处改正)。
上面讨论可见一味提高图传的发射功率不是增加距离最有效的方式。最有效的方式就是把分散在球面上的能量都集中在接收端方向,这就是定向天线的优势。下面介绍一个概念:增益。增益的单位是db分贝,分贝=输出能量数量级/输入能量数量级X10。输出/输入的倍数与分贝的换算:1倍=0分贝,10倍=10分贝,100倍=20分贝,1000倍=30分贝. 简而言之,增益代表的是天线对于发射能量“塑造”的能力,增益越大说明天线发射的能量在某个方向越集中。 所以增加图传距离最有效的方法就是改变接收端的天线,可以让一个有效距离1km的图传,瞬间变成20km的马拉松FPV图传。一句话,嗓门大不如对的准。
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多一句解释,有网友注意到市面上的定向天线只是对于接收端而言,发射端依然是全向天线是否无异于改变信号的有效距离呢?
这里先介绍一个“等效”的概念。对于一对发射接收天线,其互换角色而不影响传播质量的。就是说,全向发射定向接收的配置“等效”于定向发射全向接收。 由于在飞机上安装天线跟踪太重,所以市面上的配置是发射端全向“喊”,接收端定向“听”。当然,最好的办法是发射接收端都是定向天线,典型的就是卫星的通讯,卫星上一个“锅”,地面上一个“锅”。
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