V sľúbenom pokračovaní článku „Antény a výkon“ vám prinášame informácie o menej známych, no rovnako dôležitých aspektoch využitia antén.

Prvým je polarizácia. Možno ste sa s ňou stretli v reklamách či informáciách o zmene z analógového na digitálne vysielanie. Ale veľmi pravdepodobne ste sa s ňou stretli pri kúpe slnečných okuliarov…

Čo majú spoločné okuliare Polaroid s anténami? Nuž, čudovali by ste sa. Počuli ste však výraz „polarizačné okuliare“ či „polarizačné sklá“? No a presne o tom to je. Celý vtip pri okuliaroch je v tom, že sa vďaka polarizačnému filtru snažia odstrániť odlesky. Svetlo v základe nie je polarizované („zrovnané“), vrtí sa ako sa mu zachce, ale keď sa od niečoho odrazí (napríklad od cesty), tak sa zrovná do rovinky – vznikne preto tzv. horizontálna polarizácia. No a keďže odlesky pôsobia rušivo, múdri páni z Polaroidu vymysleli filter, ktorý nepustí lúče s horizontálnou polarizáciou. Takže takto výrazne zredukuje odlesky – skvelá vec pri mori alebo pri šoférovaní, obzvlášť keď svieti slnko na mokrú cestu… A ak máte radi filmy o upíroch a vlkolakoch, možno viete, že majú radi polarizované svetlo Mesiaca. Prečo polarizované? Mesiac odráža svetlo Slnka – všímate si súvislosť?

Kde sa ešte stretneme s polarizáciou? V LCD monitoroch. Nemusíte teraz riešiť, prečo to tak je a čo tam filtre robia, urobte však malý experiment – nasaďte si slnečné okuliare s polarizačným sklom a pozrite sa na LCD monitor (stačí display mobilného telefónu alebo navigácia v aute).  A potom otočte buď hlavu alebo display (čo sa bude dať jednoduchšie) na bok… Obraz zrazu zmizne!

Ako to? Mágia? Nie. Iba jednoducho horizontálny polarizačný filter okuliarov odflitroval horizontálne polarizované svetlo LCD monitoru. Na tomto princípe, mimochodom, fungujú aj 3D kiná… Ale naspäť k téme – čo to má všetko s anténami?

Signál z väčšiny antén (prútových a sektorových) je – obdobne ako odrazené svetlo – polarizovaný. Spravidla vertikálne – je to vtedy, ak prút antény trčí kolmo dohora, alebo sektorová anténa je umiestnená v bežnej polohe. Na to, aby anténa vysielača a anténa prijímača sa navzájom dobre „počuli“, musia byť obe rovnako polarizované. Signál sa od antény šíri podobne, ako kruhy vo vode od hodeného kameňa – pri pohľade z boku to vyzerá asi takto:

Žltou farbou je označený prienik – čím je táto plocha väčšia, tým je signál silnejší. Ak jednu anténu natočíte bokom a druhú nie – nuž, výsledok ste videli pri pokuse s polarizačným filtrom. Tma. Pri FPV to platí rovnako – akurát že tu tá tma má väčšinou za následok dlhú chôdzu k troskám… Prienik je totiž zhruba takýto:

Riešenie je teda zdanlivo triviálne – stačí, aby ste vždy mali vysielač aj prijímač v rovnakej polohe. Teraz možno skôr pochopíte, prečo pri 2,4GHz systémoch riadenia lietadla výrobcovia vyslovene píšu, aby ste dve antény prijímača montovali vždy navzájom v pravom uhle. Ak sa totiž lietadlo skloní či sklopí, polarizácia prijímačovej antény sa zmení – druhá však, vzhľadom k svojej 90 stupňovej polohe, sa zasa do správnej polarizácie dostane.

Čo však robiť pri videovysielači pri FPV, kde máte len jednu anténu? No, máte len tri možnosti – dúfať, že keď ten náklon vyrovnáte, tak obraz znovu chytíte, použiť nejakú veľmi špeciálnu anténu – alebo použiť diversity. Prvú možnosť nemá význam rozoberať, preto sa pozrime na ďalšie možnosti:

Špeciálna anténa – kruhová polarizácia

Vyššie som uvádzal, že bežná anténa má lineárnu polarizáciu. Práve však pre vyššie popísané problémy sa múdre hlavy stretli a vyšpekulovali anténu s inými vlastnosťami – s kruhovou polarizáciou. Signál sa tak nešíri v akýchsi riadkoch či stĺpcoch, ale v špirále. Videli ste niekedy anténu v tvare pružiny do pera? No, tak to je ono…Výsledný obrazec vyzerá potom nejako takto:

Aby to však nebolo také jednoduché, aj tu môžu nastať problémy – existuje totiž ľavotočivá a pravotočivá špirála a takisto polarizácia antény vysielača a prijímača musí byť rovnakého typu. Platia tu tieto pravidlá:

• Ak prijímate signál z kruhovo polarizovanej antény rovnako kruhovo polarizovanou anténou (tj. napríklad pravotočivú pravotočivou), zisk je rovnako kvalitný, ako keď prijímate signál z lineárne polarizovanej antény tiež lineárne polarizovanou anténou – čiže najlepší.
• Ak prijímate signál z kruhovo polarizovanej antény lineárne polarizovanou anténou, stratíte 3db. Je tu úplne jedno, či je lineárne polarizované anténa vertikálne či horizontálne polarizovaná. Toto je situácia z vyššie uvedeného obrázku.
• Ak prijímate signál z kruhovo polarizovanej antény prijímaná anténou v opačnom zmysle (tj. napríklad pravotočivú vlnu budete prijímať ľavotočivou anténou), teoretický zisk bude nulový!

Takže až sa budete tomuto typu antény venovať viac, pozor na to.

Kruhovo polarizované antény prinášajú mnoho výhod – vysielač má omnoho väčšiu „slobodu pohybu“ voči prijímaču, navyše signál pri odrazoch nestráca kvalitu ako pri lineárne polarizovanej anténe (tvorba tzv. „duchov“ v obraze), takže dokážete lietať aj v blízkosti prekážok (napr. nízko nad stromami či nad zemou) bez viditeľnej straty kvality signálu. Žiaľ, daňou za tieto skvelé vlastnosti sú prečudesné tvary antén – vyzerajú ako muchotrávky alebo mlynské kolesá. Prípadne ich kríženec. Takže aj ich odpor vzduchu a náchylnosť na poškodenie je výrazne vyššie, ako pri lineárne polarizovaných anténach… Ak však na palube svojich strojov nechcete voziť takéto obludáriá, ostáva posledná možnosť:

Diversity

Napadlo vás niekedy, čo by sa stalo, keby ste na jeden prijímač pripojili dve antény? V jednom nemenovanom (radšej) e-shope pre FPV som dokonca na to videl fantastický prípravok:

Prosím, ak to dakde uvidíte, utekajte odtiaľ kade-ľahšie. Funkčne je to totiž rovnaká somarina, ako vysávať prach dvoma hadicami napojenými na jeden vysávač. Za prvé – signál bude slabší (rovnako, ako by každý koniec na hadici ťahal slabšie ako pri použití jednej hadice) a zároveň sa signál z oboch antén pobije (rovnako, ako by sa vo vnútri hadice mlátil prach nasatý z oboch dier). Takže nebrať, vyhnúť sa zďaleka!

No napriek tomu existuje systém, ako použiť dve antény. Nebude to však také jednoduché a ani také lacné – potrebujete totiž potom aj dva prijímač a navyše tzv. diversity controller.

Diversity controller je zariadenie, ktoré kontroluje kvalitu signálu z dvoch (alebo viacerých) prijímačov a na výstup zaradí ten kvalitnejší. Predstavte si, že máte dva prijímače – s všesmerovou anténou a so smerovou yagi. Ak letíte 2km ďaleko v smere yagi antény, tak všesmerová anténa už nemá šancu. Takže vstup signálu z yagi antény je kvalitnejší – v okuliaroch teda uvidíte ten. Ak si následne zaletíte 500m za yagi anténu, tá tam už nebude mať šancu tiež –  v tom prípade sa hodí všesmerovka a signál sa pripojí z nej. No a aby ste nemuseli chovať trpaslíka, ktorý bude vždy sledovať kvalitu z oboch prijímačov a prepínať vám do okuliarov ten lepší signál, tak máte diversity controller…

Možnosti sú tu rôzne: môžete použiť antény rôznych typov (ako vo vyššie uvedenom príklade), alebo antény rovnakého typu, smerované do rôznych sektorov (čím si viete zabezpečiť omnoho širší priestor pre lietanie), alebo jednoducho antény s rôznou polarizáciou – takže jedna bude snímať vertikálnu a druhá horizontálnu polarizáciu. No a s lietadlom si potom môžete robiť takmer čo chcete… Aj keď – úprimne – v takomto prípade je potom lepšie použiť jednu anténu s horizontálnou a jednu anténu s kruhovou polarizáciou. Tak si zabezpečíte príjem signálu aj vo väčšej vzdialenosti (ak nebudete robiť moc veľké voloviny) a v menšej vzdialenosti zasa môžete lietať aj 4D FPV akrobaciu…

 Typy diversity controllerov

Bežne dostupné sú dva typy zariadení – lacnejšie, pracujúce na báze analýzy RSSI a drahšie, analyzujúce priamo kvalitu videosignálu. Do prvej kategórie patria aj všetky podomácky vyrobené diversity controllery. Výhodou je vysoká spoľahlivosť získanej informácie a jednoduchosť celého systému. Nevýhodou je fakt, že drvivá väčšina (najmä kvalitnejších) videovysielačov nemá RSSI vyvedené a tak – či sa vám to páči či nie – sa nezaobídete bez pájkovania káblikov priamo na nožičky plošných spojov v prijímači.

RSSI diversity controller od RangeVideo

V druhej kategórii je, pokiaľ viem, bežne dostupné jediné zariadenie – Oracle. Výhodou je elegantné a jednoduché zapojenie – jednoducho dva prijímače sa pripoja k dvom vstupom do controlleru a okuliare pripojíte na výstup, celé to zapnete a idete. Žiadne zložité nastavovanie, žiadne pájkovanie či iné zásahy. Výmenu zariadenia spravíte proste tak, že odpojíte videokábel a pripojíte iný. Nevýhodou, žiaľ, je trošku znížená spoľahlivosť a citlivosť pri prepínaní antén.

Oracle diversity controller od DPCAV

 Je to taký menší zázrak a dokáže skutočne príjemne zjednodušiť prácu. Alebo ju aj skomplikovať – Oracle niekedy obzvlášť pri použití jednej všesmerovej antény zvykne skúšať, čo by asi tak práve chytala tá, pískať pri tom a zašumovať obraz. Takže tento systém odporúčam skôr pri kombinácii sektorových antén, prípadne sektorovej antény a yagi antény…

Ak nestačí diversity…

No a nakoniec, ak vás omrzí aj diversity, je tu ešte jedna možnosť, čo s anténou – antenna tracker. Ide o zariadenie, ktoré natáča celú anténu tak, aby smerovala stále k modelu. Toto zariadenie však už nerieši samotnú polaritu (na Diversity controller môžete dať jednu yagi a jednu kruhovo polarizovanú anténu pre lepší zisk – v malej vzdialenosti tak môžete lietať akrobaciu a môžete letieť aj na väčšiu vzdialenosť, ale už len pekne vyrovnane), preto ho v tomto článku spomíname iba okrajovo – určite sa však raz, až dospeje čas, k nemu vrátime!

Záverom chcem poďakovať Peťovi za neoceniteľné rady a konzultácie pri písaní týchto článkov – často ma upozornil na úplne základné chyby a nezrovnalosti. Ak tu ešte nejaké chyby nájdete, vedzte, že sú všetky moje – vznikli hlavne v snahe zjednodušiť túto tému, ako sa len dalo: „Snažíš sa napísať príliš zložité veci príliš jednoducho“ – vravel Peťo, chytajúc sa za hlavu nad niektorými mojími konštrukciami či prirovnaniami. Výsledok je preto určitým kompromisom – niekde som si proste nedal poradiť… Za nekonečnú trpezlivosť, vysvetľovanie a hľadanie cenných informácií mu teda týmto ešte raz veľmi pekne ďakujem!