TEORIAS radiofrecuencia

Tema en 'R/C Antenas, Emisores, Receptores y Comunicaciones' iniciado por EA1EF, 23 Ene 2010.

  1. EA1EF Miembro

    EA1EF
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    Hola, de nuevo perdonadme que, para pasar el rato, y porque el FPV esta calentándome los sesos, os vomite aquí algunas teorías de radio que seguramente ya sabéis, ello en forma de ladrillo... je je

    Influencia de la Frecuencia, la polaridad y otros factores en el FPV:

    La frecuencia.

    El valor de la frecuencia en las comunicaciones FPV, en cuanto la elección de la misma por sus ventajas, afecta en muchos aspectos. Tamaño de las antenas, ganancia, propagación, polaridad, interferencias etc.

    1 Influencia de la frecuencia en el tamaño y ganancia de las antenas.
    Esto solo afecta a la base porque en el avión las antenas deberían ser omnidireccionales y por tanto sin apenas ganancia.
    Esta claro que en frecuencias bajas va a ser muy difícil conseguir antenas bien diseñadas o ganancias altas. Cuanto mas alta sea la frecuencia mejores antenas podremos tener en la base, hasta cierto limite, porque superados los 2,4Ghz aparecen graves problemas de perdidas en coaxiales y conexiones.

    2 Influencia de la frecuencia en la propagación de las ondas.

    La propagación de las ondas se caracteriza por: radiación, Propagación de tierra, reflexión, refracción.
    (Mas baja frecuencia será mas parecida al sonido y mas alta mas parecida a la luz). Parece que la mejor combinación de todas ellas se da entre 100 y 170 Mhz pues en la famosa banda de 144Mhz es en la que mejores resultados se consiguen (ruido de fondo, onda de tierra, rebote, troposferica-refracción-difracción polaridades etc)

    Propagación lineal: cuanto mas alta es la frecuencia mas lineal (radiación).

    Propagación de tierra: es un complejo concepto sobre la capacidad para transmitirse la onda por la superficie de la tierra con independencia de su relieve. Es como si una parte de las ondas se transmitiese por la superficie física del terreno (interfase entre el aire y los objetos solidos). Esta capacidad es mayor cuanto mas baja es la frecuencia y llega hasta cientos de kilómetros. Es una propagacion bastante constante y segura hasta los 30Mhz y decae rápidamente a partir de 150Mhz.

    Reflexion. Son los rebotes en materiales tan impermeables a las ondas que actúan como espejos, los materiales permeables dejan pasarla y los intermedios la atenúan o absorben. Cuanto mas alta la frecuencia mas rebotes, pero estos rebotes suelen tener poca utilidad y calidad, o incluso perjudican a la porción de señal recibida linealmente.

    1 Influencia de la frecuencia en la polaridad. Tipos de polaridad. Lineal (vertical, horizontal, cruzada), circular (dextrógira y levógira)

    Cuanto mayor es la frecuencia mas afectada es por las diferencias de polaridad entre receptor y emisor. El factor de atenuación o desvanecimiento por diferencias de polaridad aumenta con la frecuencia pudiendo llegar hasta 6db y mas. Este efecto es especialmente critico cuando nos acercamos al limite de sensibilidad y con una pequeña bajada de la señal desaparece por completo.

    Por lo general en las comunicaciones de VIDEO en UHF y superiores debería de emplearse CIRCULAR al menos en una de las dos antenas En frecuencias altas de 800mhz en adelante se puede usar P.Circular en la antena de recepción y en la de transmisión. Para el avión una de las mejores soluciones es la QFH pues es una antena omnidireccional (ligeramente modulable) a la vez que de polarizacion circular. Aunque parezca a primera vista muy complicada yo he hecho varias con resultados siempre positivos. Debería de saberse que tipo de circular se usa para no mezclar dextrógira con levógira.

    Cuando una señal levógira se refleja (rebote) se convierte en dextrógira y viceversa, de forma que la polarizacion circular en ambas antenas es un filtro importante frente a distorsiones por rebotes pues quedan casi anulados.

    La máxima atenuación se entiende que es entre vertical y horizontal o levógira y dextrógira, la atenuación entre circular y cualquier lineal es constante y no varia con el movimiento.

    Antenas P.Circular: PATCH, QFH, enfase de dipolos cruzados, helicoidal, etc.

    Informalmente he pensado, simplemente de forma intuitiva basandome en el conjunto de nuestras experiencias y conocimientos que la frecuencia mas baja para video seria 400Mhz y la mas alta 2,4Ghz. La parte de radiocontrol pienso que tiene pocas opciones mas que la que adoptan los fabricantes, lo unico seria mejorar ambas antenas, si existe salida coaxial del mando.

    En 400 Mhz hay algo de propagación de tierra (poca) pero las antenas aun son grandes, la mejor antena en el avión tendría que ser dos dipolos en cruz enfasados para P.circular. La mejor antena en tierra podría ser una helicoidal o varias enfasadas hasta 4 máximo.

    En 890Mhz La mejor antena para el avión seria o los dipolos cruzados enfasados en P.Circular o la QFH, también pueden ponerse dos QFH en diversidad (no enfasadas). En la base las mejores antenas serian 4 helicoidales enfasadas o una antena tipo PATCH

    En frecuencias superiores, como 2,4Ghz, en el avión seria muy interesante explotar mas la diversidad de antenas pues al ocupar muy poco espacio y peso pueden ponerse dos antenas con diferentes lobulos y polaridad, especialmente explotando una el eje horizontal con bastante ganancia y otra el vertical con menos ganancia. En estas frecuencias tan altas si se dispone de un seguimiento fiable podria experimentarse la antena parabolica off-set de 80cm con iluminador helicoidal pues tiene mucha ganancia y es muy barata.

    se me ha ido un poco la mano verdad?

    Salud

    p.d. si veo que os es interesante puedo ir revisando estas pajillas mentales y poniendo enlaces que lo enriquezcan y desarrollen.


    ANTENAS QFH:
    http://jcoppens.com/ant/qfh/index.php

    CALCULADORA DE ANTENAS QFH
    http://jcoppens.com/ant/qfh/calc.php
    en radio de doblado hay que meter 0,999 ya le he reportado al propietario de la web este error

    Dar consejos es facil, lo dificil es dar buenos consejos...

    Amos alla:

    Coaxiales-conectores:

    coaxiales
    para cualquier MOD de wifi, y para los latiguillos o pigtails necesitamos coaxiales finos y flexibles, con malla tupida y a poder ser plateada. Los coaxiales que mejor cumplen estas caracteristicas son en mi opinion el RG178 RG179 y RG223, el RG174 esta bien pero tiene mas pardidas.
    Para montajes dinamicos que vamos a conectar-desconectar muy a menudo siempre tendremos como minimo dos secciones, una fina en el adaptador wifi y una gruesa para salvar la distancia equipo-antena, asi evitamos sobreesfuerzos en los conectores y facilitamos el montaje-desmontaje.

    Los conectores pequeños tipo SMA R-SMA MCX MMCX es mejor que sean dorados, oltimamente han bajado los precios (4-5íƒÆ’í‚¢íƒÂ¢í¢â€šÂ¬í…¡íƒâ€ší‚¬ R-SMA dorado frente a 1íƒÆ’í‚¢íƒÂ¢í¢â€šÂ¬í…¡íƒâ€ší‚¬ R-SMA cromado, de todas formas no pasa nada por usar conectores cromados la diferencia no es tanta y cuestan 4 veces menos. Los conectores buenos de tamaños grandes como BNC N TNC etc suelen ser plateados (con baño de plata). Si no tienes climpadora se puede montar con mucho cuidado mediante soldadura del casquillo-malla-cuerpo y un buen encintado con autovulcanizable. A la hora de soldar amenudo es mejor usar un soldador potente con punta fina porque reducimos el tiempo de calentamiento y aunque parezca mentira los soldadores de baja potencia tienden a sobrecalentar las piezas, porque pasamos DOS MINUTOS recalentando lo que estaria soldado en UN SEGUNDO o menos con un soldador adecuado.

    TRUCO: en mi opinion se pueden cambiar los pines hembra y macho en conectores del mismo fabricante, esto a veces puede salvarnos de apuros e incluso abaratar el coste, pues los "reverse" son mas caros y simplemente llevan un pin cambiado por el de la carcasa inversa.

    Los acabados con cinta autovulcanizable son imprescindibles para evitar humedades sobreesfuerzos en la union cable-conector etc, la mejor cinta para mi gusto es la japonesa NITTOTAPE (sin banda de protección) seguida de PIRELLI SCOTCH etc. Nittotape da problemas con calor (se vuelve chicle) y las otras dan problemas con frio (muy rigidas).

    MOD "añadir conector"
    la tendencia mas adecuada es aprovechar el MOD para dejar hecho el pigtail con cable fino que evite sobreesfuerzos en el adaptador, o sea casi siempre intentaremos dejar un latiguillo con el conector de salida. Ya que dejamos latiguillo que no sea muy corto 15 cm minimo y, por ejemplo 50 cm maximo...

    Por lo general las carcasas pequeñas se abren con una "pua" de guitarrista o una espatula de plastico tipo a las usadas en la escultura de la plastilina... Los destornilladores dejan marcas y si son pequeños rompen la carcasa, hay que tender a aplicar la fuerza en una superficie grande, en youtube teneis videos muy buenos de como abrir carcasas de móviles, portatiles etc mediante pestañas, la clave es saber donde hacer la fuerza.

    Una vez abierto el adaptador hay que buscar una estrategia para dejar bien soldado e coaxial de salida, generalmente anularemos la antena interna. Si hay dos antenas lo mas adecuado es anular solo una de ellas soldando despues del selector, por lo que quedara activa una antena interna. Tambien podriamos sacar dos latiguillos anulando las dos antenas...

    Los rabillos de las soldaduras del vivo y la malla deben de ser lo mas cortos posible. Por lo general conviene fijar el coaxial a la placa provisionalmente para hacer la soldadura sin que se mueva todo. Una vez soldado lo mejor es realizar una fijación permanente con pegamento de dos componentes tipo araldite o similar.


    La impedancia

    La impedancia es un complejo concepto radioelectrico que engloba otras propiedades como la capacidad, inductancia, el dielectrico etc. generalmente en el mundo real se han establecido dos principales estandares los 50 ohmios (coaxiales de radio wifi etc) y los 75 ohmios (coaxiales de tv, fm y satalite), y de forma muy resumida es la relacion entre el diametro exterior del vivo y el diametro interno de la malla, en las placas de circuito impreso se logran lineas de impedancia de 50 ohmios en funcion de las dimensiones de la pista central respecto del plano de masa, tipo de placa (baquelita fibra), etc.

    Este palabrejo esconde la clave del axito o el fracaso en cualquier mod de antena y antena casera. Porque, no nos engañemos, la mayor parte de los mod´s tratan de salvar el escollo de los Db´s mediante las antenas, y las lineas de trasmisión. Las estrictas normas 801.11 para wifi se basan en la compatibilidad mediante bajos niveles de radiacion que eviten interferencias y mantengan las señales en un pequeño espacio o ambito domastico. Como no es factible modificar la potencia de los equipos solo nos queda modificar el sistema radiante y la posicion del mismo para mejorar los resultados.

    Bueno pues el problema es que en cada empalme o unión existe la dificultad de mantener esas proporciones que eviten desadaptaciones de la impedancia. Cualquier desadaptacion produce retornos de la señal hacia el emisor reduciendo la potencia otil en la antena. Dijasemos que una mala conexion "pierde" potencia.

    He visto autenticas barbaridades a la hora de conectar un coaxial a una placa base, debemos de tratar de ser "limpios" realizando una conexion con el minimo de intervenciones posible. Generalmente las placas base de un mismo fabricante sirven para diferentes modelos y en la placa suele venir prevista la colocacion de un conector externo, localizar y aprovechar este punto es una de las claves del axito. El segundo paso sera buscar un sitio donde cortar el paso hacia la antena interna, esto conviene hacerlo lo mas cerca posible de la soldadura del coaxial. A menudo si no existe un punto previsto para conectar el coaxial aprovecharemos a desoldar un componente SMD, generalmente un condensador, para soldar ahi el vivo. La masa debe de soldarse lo mas cercaposible del vivo sin acercarse mas de las distancias que existen en la propia placa y en el cable (distancias entre el vivo y la masa). Para ello suele ser necesario quitar la capa protectora del cobre de la placa.

    Como ya habreis comprobado la mejor manera de hacer buenas soldaduras es "estañar" primero cada parte a soldar. ESTAíƒÆ’í†â€™íƒÂ¢í¢â€šÂ¬í‹Å“AR significa que antes de unir dos piezas les aplicamos calor y estaño a cada una de ellas por separado dejando una cantidad minima de estaño. de esta forma esta casi garantizada una buena soldadura "a la primera".

    como mas vale una imagen que mil palabras aunque no sea mas que como un ejemplo aqui os pongo un mod "casi" perfecto:

    [​IMG]

    [​IMG]
    aunque la placa viene ya preparada para soldar una salida de antena he rascado un poco para dejar suficiente cobre en las dos soldaduras de la malla a la masa (no olvideis estañar ambos lados antes de unir)
    [​IMG]
    aqui veis ya quitado el condensador c11 con lo que queda anulada la antena interna
    [​IMG]
    Donde pone c11 he quitado un puente y el rabillo del coaxial atraviesa la placa desde detras hasta sobresalir por este lado, va soldado en el pegote de la izquierda, simple verdad. Alguno aun no lo ve, ¿aun no lo ves?
    [​IMG]
    parece que no haya pasado nada en la placa verdad? je je pues con este usb chapuceado y netstumbler he recibido un wifi desde unos 60 km.

     
    #1 EA1EF, 23 Ene 2010
    Última edición: 27 Ene 2010
  2. Jordi Miembro

    Jordi
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    T'has quedao anchote ................. :blink:
     
  3. dany Miembro

    dany
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    La antena QFH parece muy interesante, podrias poner mas detalles
     
  4. Fred Gurú FPV

    Fred
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    El problema con la QFH es su angulo de radiación, el gaño sobre el horizonte (el que más nos interesa si no queremos ir para el espacio) no es mucho.
    Como nuestros aviones suelen volar siempre mas o menos en la horizontal, mi conclusión fue que la mejor seria la ground plane, o eventualmente colinear, de preferencia virada por abajo.
    En tierra seria interesante una de polarizacion circular, (utilicé una helix en mis primeras pruebas con resultados bastante buenos), pero no sé si compensa la pierda de 3db´s de gaño...
     
  5. EA1EF Miembro

    EA1EF
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    Tambien se les llama QHA Quadrifilar Helix Antenna

    en esta web veis graficamente como se puede deformar el lobulo hacia el horizonte variando las proporciones de la antena (p.ej. con la calculadora QFH).

    http://perso.wanadoo.es/dimoni/ant_qha.htm

    http://www.rocob.plus.com/main.html

    Si mirais en los enlaces o poniendo QFH o QHA antenna vereis que el lobulo de radiaccion es hemisferico, ligeramente direccional pero la antena puede ser girada boca abajo o hacia los lados para aprovechar ese efecto. Los diagramas de lobulos casi siempre son calculados sobre un plano de tierra y la antena en el espacio libre lejos de planos de tierra aumenta ligeramente su omnidireccionalidad con un minimo por el lado donde entra el cable de alimentacion.

    [​IMG]

    Mi experiencia comparandola con una antena de parche en los GPS es que la QFH recibe a tope en todas las posiciones y el parche perpendicular hacia delante (hacia abajo y a los lados apenas recibe nada).
     
  6. Fred Gurú FPV

    Fred
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    Hola EA1EF,
    Interesantes paginas!,
    Las QFH que conocía por tener un lobulo hemisferico tan bien repartido, no me parecian ser adaptadas para FPV.
    Esta QFH modificada es muy interesante - ni que sea para satélites. Para FPV,queda saber como llevarla en el avión :smile:
    Un saludo
     
  7. JiTTeRMaN Miembro

    JiTTeRMaN
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    Hola Fred y compañia

    Pues esa antena me tiene enamoradísimo , tiene un patron de radiación casi esférico y como comentais trabaja en polarización circular , la mejor para nuestros aviones ya que tendría la misma señal estemos virando, panza arriba o bajando en picado.

    A mi juicio es la mejor antena para el aeromodelo, la pega es que si es para frecuencias llamemoslas "bajas" el tamaño es demasiado grande. Para 2.4 y 5G el tamaño no es problema.

    Con esa antena en el avion y una helicoidal en tierra podemos llegar muuuuuuuuuuuuuy lejos

    Hechad una ojeadilla a este enlace http://www.microdrones.com/en_md4-200_introduction.php

    Veis la antena de la estación base ..... si no me equivoco es una Qhelix


    Saludotes
     
  8. EA1EF Miembro

    EA1EF
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    Los que useis la calculadora para que no de error hay que meter 0,999 en el radio de doblado (cualquier cifra menor de 1) es un error que hay, ya se lo he dicho al webmaster a ver si puede corregirlo

    Respecto al tamaño final creo que pueden hacerse sin problemas de 800mhz en adelante, de hecho en 2,4 la antena es bastante pequeña y casi requiere especial habilidad con alicate etc.

    veamos algunos ejemplos para medidas aproximadas "estandar" lobulo lo mas esferico posible: (imaginandose un cilindro maximo que ocupa la antena hueca)


    470Mhz .... diametro 10cm largo 20cm ("medida ideal")
    470Mhz..... diametro 7cm largo 25cm medida reducida
    860Mhz.... diametro 5cm largo 12cm
    1200Mhz .. diametro 3,5 largo 8cm
    2400Mhz... diametro 2cm largo 4cm

    por la construcción de la antena puede ir incluso integrada en el fuselaje por dentro o por fuera

    en la web del susodicjo jon cppens teneis mas info de antenas con P.circular y calculadoras para diseñarlas
     
  9. Miniplanes Miembro Activo

    Miniplanes
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    Estoy a estudiar una QFH para mi sistema 869, a estas frequencias el tipo de antena/polarizacion utilizada es lo mas criticico en un sistema rádio, yo ahora estoy en el camino de la polarizacion circular tanto en tierra(ya lo tengo) como en el aire, esta que esta en la foto es de recepcion de satelite, pero pienso que podere replicar una similar para 869.

    saludos

    [​IMG]
     
  10. EA1EF Miembro

    EA1EF
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    la de tu foto parece una antena para la frecuencia L1 GPS 1575,42 Mhz incluso diría que puede ser de una radiosonda meteorologica vaisala

    La parte mas delicada en ese diseño es el conductor central simetrico en PCB (que a la vez hace de soporte y le da cuerpo), debe de ser cuidadosamente diseñado para dar 50 ohms de impedancia o sustituirlo por un coaxial fino tipo rg 174 o similar, porque la antena se alimenta por arriba siempre.

    suerte
     
  11. Miniplanes Miembro Activo

    Miniplanes
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    hola, de echo es de un GPS de una sonda meteo Vaisala, lo que no tengo es el RX que pienso que funciona en 403Mhz, pero aun no la mire con el frequencimetro.
    Pienso que puedo replicar una de esas en 869 sin grandes problemas.

    un saludo
     
  12. f p v verde Miembro

    f p v  verde
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    Hola

    lo creio usted habla de este tipo de antena o no.
    saludos
     

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    luico
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    Creo que tendríamos que probar bien este tipo de antenas, tanto en 869 como en 2.4 pues es posible que mejoren algo nuestras emisiones, sobre todo en el avión, ya que este es el que más se mueve, en tierra con los sistemas de seguimiento la cosa esta más controlada.

    Miniplanes si tienes planos para la construcción te agradecería que me los probaras para hacer pruebas yo también.
     
  14. f p v verde Miembro

    f p v  verde
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    Hola lo creio que la télemetria es enviada dentro dos 400 Mhz a los 406Mhz modulation tipo GMSK
    saludos

    Telemetry​
    Transmitter type Synthesized
    Frequency band 403 MHz
    Tuning range 400 - 406 MHz
    Frequency stability, 90 % probability ± 2 kHz
    Deviation, peak-to-peak 2.4 kHz
    Emission bandwidth According to EN 302 054
    Output power (high-power mode) 40 mW min
    Modulation GMSK
    Data downlink 4800 bit/s, digital​
    Measurement cycle max. 1 s
     
  15. Fred Gurú FPV

    Fred
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    Si pero esta antena es del GPS que la sonda lleva.
    Continuo a pensar que el mas importante seria usar polarizacion circular en tierra, en el avión no creo que sea necesario.
     
  16. Miniplanes Miembro Activo

    Miniplanes
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    Ok, de acuerdo !!!

    un saludo
     
  17. EA1EF Miembro

    EA1EF
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    editado el primer post y añadida nueva info
     
  18. eb7dln Gurú FPV

    eb7dln
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  19. EA1EF Miembro

    EA1EF
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    vaya! eso si que seria un buen trabajo, un rato repaso, ordeno y sintetizo porque escribo las cosas de tiron y asi no vale, ademas lo ultimo que he añadido ha sido un cute and paste de un articulo de hace años que escribi en otro site sobre mods de wifi...

    revisando conceptos me doy cuenta que buscar en google a menudo es desesperante por lo que estos resumenes escritos a mi nivel de "la calle" se entienden mejor que cojerte un "arrl antenna book" y enfrentarte a un tocho de 1000 paginas

    un saludo

    EA1EF Eduardo (Reinosa)
     
  20. eb7dln Gurú FPV

    eb7dln
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    Pues sí , así entre todos vamos llenando de contenido y riqueza la wiki
     

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