בניית אנטנת MOXON 980Mhz למקלט הוידאו, והשוואה בין מספר סוגי אנטנות

מזה כמה שבועות שאני לומד ומעשיר את הידע שלי בתחום האנטנות, בעיקר סביב ההתעסקות בסוגיית הטווח של מערכת ה Orange OpenLRS 433Mhz, עם אנטנות הסטוק הבעייתיות שלה. בינתיים כיוון שהמתנתי לאנטנת NAGOYA 772 שהזמנתי למודול השידור, אני מטיס ב2.4GHZ עם מודול השידור ומקלט של האורורה 9. רצה הגורל וביום שישי לפני שבועיים איבדתי את הרחפן, בעיקר עקב בעיות משמעותיות בוידאו שגרמו לי להילחץ ולאבד את הראש קצת. אז משנמצא הרחפן, פחות או יותר בנס, הבנתי שהיעד הראשון הוא שיפור אנטנות הוידאו.
במהלך הלמידה על אנטנות לUHF נתקלתי באנטנה שלא הכרתי בעבר, ושלדעתי לא כל כך מוכרת כאן בפורום - הMOXON. אפשר לקרוא עליה בהרחבה כאן: http://moxonantennaproject.com, ויש גם הרבה "שרשורי בנייה" של אנטנות מוקסון לתדרים שונים (רובם בVHF, זה אתר של חובבי רדיו..) אבל אני אסכם עבורכם את מירב הפרטים ;):

בשביל להבין בגדול במה מדובר, צריך להסביר בכמה מילים איך עובדת אנטנת יאגי (עליה מבוססת המוקסון): אפשר לדמות את אנטנת היאגי למגדלור; יש באמצע נורה גדולה שמאירה, מאחור יש מראה שממקדת את האור קדימה, ובחזית יש זכוכית מגדלת שממקדת את האלומה. היאגי עובדת באופן דומה: היא בנויה מזוג אלמנטים של שידור, כשהאדמה לצד אחד והסיגנל לצד שני (כמו אנטנת דיפול), מאחורי האלמנטים המשדרים יש רפלקטור - מעין "מראה" שמכוונת את האות קדימה, ובחלק הקדמי ביותר יש דיירקטורים, מעין "זכוכיות מגדלת) שממקדות את האלומה; באנטנת היאגי הבסיסית ביותר יש אלמנט שידור, רפלקטור אחד ודיירקטור אחד. ככל שרוצים אנטנה יותר כיוונית, מוסיפים יותר דיירקטורים, בד"כ נהוג להשתמש ב3-5 דיירקטורים:
קובץ מצורף 90249
כשמדובר על אנטנת מקלט, אנלוגיית "המגדלור" כמובן הפוכה...
אז מה היא בעצם המוקסון? מדובר למעשה בוריאציה של אנטנת יאגי. אבל, אם היאגי הינה אנטנה כיוונית מאד (11-13 Dbi) עם אלומה צרה של בערך 30 מעלות, המוקסון הינה אנטנה סמי-כיוונית עם סביב ה6 Dbi, ואלומה של כמעט 180 מעלות. כמו כן כיוון שהאלמנטים המשדרים וגם הרפלקטור הינם מכופפים ב90 מעלות בקצוות, גם זווית האלומה במישור הניצב לקרקע הינה יותר רחבה משל היאגי, ואמורה לכסות באופן סביר גם הטסה ב90 מעלות בניצב לקרקע, כלומר מעל הראש. אבל לא מאחורי הראש :):
קובץ מצורף 90248

אז איך בונים MOXON? למען האמת זה די פשוט. באתר MOXON PROJECT יש תוכנה להורדה, שמחשבת עבורכם לפי התדר הרצוי, עובי החוטים שמשתמשים בהם ועוד כמה משתנים - את המידות המדוייקות של אנטנת המוקסון שאתם בונים. את התוכנה ניתן להוריד כאן: http://moxonantennaproject.com/design.htm. זה נראה פחות או יותר ככה:
קובץ מצורף 90250
ככל שעולים בתדרים עוברים להתעסק עם דיוק ברמה של עשיריות המילימטר, וזה נהיה קצת יותר מורכב לביצוע... לדעתי לתדרים גבוהים יותר מטווח ה1.2GHZ זה כבר פחות ישים מבחינת רמת הדיוק שנדרשת. לאנטנה שאני בניתי לתדר 980Mhz השתדלתי לדייק במידות עד לרמה של רבע מילימטר בערך, וקיבלתי תוצאות יפות לדעתי (סרטון בהמשך הפוסט). אין ספק שעם מדידה יותר מדויקת, לא כל שכן אם הייתי מודד SWR עם ציוד מתאים, הייתי מקבל תוצאות אפילו טובות יותר. אגב, חשוב לשים לב בבנייה בעיקר למידה שמצוינת בתרשים למעלה באות C - המרחק בין האלמנטים לבין הרפלקטור: זהו המקום שהכי משמעותי לדייק בו במידה, עד כמה שאפשר.
לקחתי חתיכת קרטון קשיח מאיזה משחק לוח שאין לו שימוש, ציירתי עליו לפי המידות (לא להעתיק בנייר קופי את פלט ההדפסה שהתוכנה מוציאה, זו רק סכמה, הפרופורציות שם שגויות) וחתכתי מסביב. מתקבלת אנטנה קומפקטית יחסית לאנטנות הנפוצות לתדר 900MHZ:
קובץ מצורף 90251
נמנעתי בכוונה מלהשתמש בעץ או בחומר קשיח יותר כדי למנוע הסתרות. ראיתי מישהו שבנה אנטנת משדר כזו ל LRS על בסיס של חתיכת קלקר, וגם מישהו שפשוט הדביק על חתיכת קרטון של ארגז קולה... בכל זאת בחרתי בקרטון הקשיח - גם כי רציתי משהו עם עמידות מינימלית, וגם כי הוא היה לי מול העיניים :). לדעתי המצב המיטבי הוא להדביק את האנטנה על מסגרת חלולה במרכז, נראה לי שבהמשך אולי אחתוך את החלק המרכזי בקרטון אצלי. בכל אופן אחרי הדבקה עם דבק חם ללוח והלחמת האלמנטים לכבל 50 אוהם מסוכך, זה נראה כך:
קובץ מצורף 90252
ומחוברת לתחנת הקרקע, על החצובה שבניתי לה (יש מגנטים בתחתית, מתחברת על הגג של האוטו):
קובץ מצורף 90253
אגב, טיפ שלמדתי בדרך באופן כללי לגבי בניית אנטנות - קודם להלחים את האלמנטים לכבל, אחר כך להדביק למסגרת... הרבה פחות נוח להלחים כשהכל כבר מודבק למסגרת.
בקיצור, 10 דקות עבודה.
ביום שישי האחרון (אתמול) יצאתי לאנדרטה עם משה לבדיקה השוואתית של האנטנות. בסרטון שמצורף בהמשך רואים בתחילה את המצב בהטסה עם אנטנות הסטוק מהסיני - אנטנות מונו-פול הן על משדר הוידאו והן על המקלט. איכות הוידאו על הפנים.. יש לא מעט ניתוקים אחרי 500-600 מטר, ויותר גרוע מזה זה שכבר אחרי כמה עשרות מטרים מתחילים לראות התדרדרות של איכות התמונה והמון רעשים בוידאו. בהמשך רואים מה קורה כשאני מחליף את אנטנת המשדר מהמונופול (סטוק) לאנטנת Inverted Vee. השתמשתי באנטנה קנויה מRV: http://www.rangevideo.com/900mhz-vee-antenna.html, יחד עם זאת ניתן גם לבנות לבד לפי המדריך של IBCRAZY אשף האנטנות מRCGROUPS, זה לא מאד מסובך: http://www.rcgroups.com/forums/showthread.php?t=1159968. אגב אני ממליץ בחום רב לקרוא את השרשור הזה למי שלא נתקל בו עדיין, הוא מסביר על כמה סוגי אנטנות בסיסיות (מונופול, דיפול ו-INVERTED VEE), על אופן פעולתן, איך בונים אותן ואיך מכיילים אותן, ובאופן כללי המון ידע כללי ומושגים חשובים בתחום האנטנות. ממש מומלץ.. האנטנה הקנויה של RV מכווננת בצורה המיטבית לתדר 970MHZ, בעוד במשדר של הסיני התדר הכי קרוב הוא 980MHZ - לא מושלם, אבל את השיפור ניתן לראות עוד לפני שבכלל עולים לאוויר: על הקרקע המשדר מתחמם הרבה פחות לעומת בשימוש עם אנטנת המונופול. ההגיון מאחורי זה הוא שכשהאנטנה לא מכווננת בצורה המיטבית מבחינת המידות שלה לתדר השידור, חלק מההספק שלא מנוצל לשידור החוצה, מוחזר פנימה ויוצר חום. מי שמכיר את המשדר 900MHZ 800MW של הסיני יודע שהוא נוטה מאד להתחמם - הסיבה העיקרית לזה לדעתי היא האנטנה המעאפנה שלו, שכפי הנראה ממש לא מותאמת לרוב התדרים שניתן לבחור במשדר... בכל אופן כבר מהחלפת אנטנת המשדר ניכר שיפור מהותי באיכות הוידאו, אך עדיין היו מעט הפרעות קלות. לא התרחקתי כל כך, כך שלא חוויתי ניתוקים, אני לא יודע לומר אם הם היו מגיעים ומתי. בסוף עליתי לבדיקה עם אנטנת ה-וי על משדר הוידאו, והמוקסון שבניתי מחוברת למקלט הוידאו; המוקסון מוקמה על חצובה שחוברה לגג הרכב (ניתן לראות לקראת סוף הסרטון). לא השוויתי למצב בו חצובת האנטנה ממוקמת על הקרקע ולא על הרכב, ולא השוויתי לשימוש באנטנת המונופול סטוק על משדר הוידאו והמוקסון מחוברת למקלט. אין ספק שלאנטנת ה-וי של RV יש חלק גדול מאד בשיפור של הוידאו, אבל לדעתי המוקסון כשחוברה למקלט - הביאה שיפור נוסף. אז הנה הסרטון סוף סוף אחרי כל הדיבורים שלי:
http://www.youtube.com/watch?v=-Dn4s...=youtube_gdata
לא יודע מה דעתכם, אני מרוצה מאד מאנטנת הVEE על המשדר, וכמובן מהמוקסון למקלט.

אז לסיכום, קודם כל - החלפת האנטנות בציוד הוידאו של הסיני (לכל הפחות בערכות בתדר 900MHZ) היא ככל הנראה מצווה לכל מטיס FPV החפץ ביקרם של הכלים שלו. נתקלתי בבעיית האנטנות של הוביקינג גם במודולים של OPENLRS, פשוט מבייש שהם מוכרים ציוד עם אנטנות כל כך גרועות. אני מאד ממליץ על אנטנת הVEE למשדר. ועדיין, למה להתעסק עם בניית מוקסון למקלט?
1. כי זה פרוייקט נחמד, קל לביצוע, ונותן תוצאות יפות מאד.
2. אנטנה יותר כיוונית מאנטנת מונופול (6 DBI לעומת 2 DBI בערך למונופול, ו3 DBI בערך ל Inverted Vee), עם איכות קליטה טובה יותר.
3. פחות כיוונית מאנטנת פאטץ' (8-9 DBI) או יאגי (11-13 DBI) ועם טווח קליטה פחות לעומתן, אך עם אלומת קליטה / שידור רחבה בהרבה.
4. קומפקטית למדי, בוודאי ביחס לפאטץ' בתדרים 900MHZ / 1.2GHZ.
5. זולה לבנייה, העלות היא כמעט אפסית, לעומת אנטנת פאטץ' לתדר 900MHZ שעולה לפחות 50$.
6. בבנייה עצמית ניתן לבנות אנטנה מכווננת בדיוק המרבי לתדר בו משתמשים, מה שמעלה מאד את נצילות האנטנה ומשפר את הקליטה (יתרון כללי לאנטנות בבנייה עצמית).
7. תאורטית אמורה להיות לה קליטה טובה גם מעל הראש. זה כמובן תלוי גם באנטנת המשדר. לא בדקתי בדיוק מעל הראש אבל בסרטון רואים שבאיזהשהוא שלב טסתי די גבוה ובמרחק לא גדול מהבית, והוידאו חלק לגמרי.
8. יש לה שם מגניב.

יש למוקסון גם כמה חסרונות:
1. למיטב ידיעתי לא ניתן לקנות אנטנה כזו מוכנה. 10 דקות עבודה, אבל עדיין, היא לא מגיעה ארוזה בניילון.
2. בניגוד לפאטץ' שקולטת גם גלים ניצבים לקרקע וגם גלים מקבילים לקרקע, המוקסון (כמו היאגי, הדיפול והמונופול) קולטת רק גלים ניצבים לקרקע (או רק גלים מקבילים לקרקע, אם מכוונים אותה במקביל לקרקע). לרחפנים זה לא עניין גדול לדעתי, לטיסני FPV זה עשוי להיות חיסרון כי בהטיה של 90 מעלות לקרקע בזמן פנייה למשל, איכות הקליטה תרד משמעותית.
3. פחות כיוונית ועם טווח קליטה פחות גדול משל אנטנות פאטץ' או יאגי.
4. אלומה של 180 מעלות אמנם, אך לא של 360 מעלות כמו המונופול או הדיפול.

בסיכומו של יום, זו נראית לי (נכון לכרגע) נקודת אמצע טובה בין אנטנות עם אלומה של 360 מעלות, לאנטנות הכיווניות הנפוצות והמוכרות. במיוחד למי שלא עובד עם דיברסיטי, ו/או מערכת עקיבה לאנטנה.

סייג אחד חשוב לכל הסקירה הזו: אינני איש מקצוע בתחום האנטנות או הרדיו, כל מה שכתבתי כאן מתבסס על ידע כללי בתחום ומלמידה ספציפית לגבי המוקסון בשבועות האחרונים. אם מישהו מכם מזהה טעויות בטרמינולוגיה, במושגים או בהסברים, אנא עדכנו אותי ואתקן.

אגב עוד הערה שלא קשורה - בהטסות השבוע ביטלתי את הייצוב של מצלמת השידור, כי הסרבואים של הגימבל קצת רעדו לי. גיליתי להפתעתי שאני מאד מתחבר להטסה ללא ייצוב למצלמה - גם מרגישים את הכלי יותר "חי", וגם יתרון חשוב נוסף הוא שניתן להעריך את זווית הכלי ביחס לקרקע - ולדעת מתי להתיישר כדי לשפר את קליטת הוידאו. יש לי בדרך מחו"ל מצלמת מחזיק מפתחות 808 18# שאשתמש בה גם להקלטה וגם כמצלמת שידור נוספת, עם מתג מעבר בין 2 המצלמות. לדעתי את מצלמת המחזיק מפתחות כן אייצב, ואת מצלמת הכרטיס אשאיר לא מיוצבת. נראה כשתגיע.

הערה: רק בדיעבד אני רואה כמה ההעלאה ליוטיוב פוגעת הוידאו... בקובץ מהמחשב הוידאו אמנם לא מושלם, אבל ניתן להבחין די בבירור מתי מופיעות הפרעות וידאו; בסרטון שעלה ליוטיוב האיכות מאד מונמכת אז קשה להבדיל בין ירידה באיכות הוידאו לסתם מריחה של יוטיוב :(. אם מישהו יודע להסביר לי איך לשפר את איכות הצגת הוידאו ביוטיוב כך שייראה יותר כמו בקובץ המקורי נראה לי שההבדלים באיכות הוידאו כתוצאה מהחלפת האנטנות ייראו יותר ברור.
עריכה: בדיעבד אני רואה שהבעיה איננה ההעלאה ליוטיוב עצמה אלא ה"מריחה" למסך מלא. כנראה שרזולוציית ההקלטה של מקליט הוידאו שלי לא מספיק גבוהה להצגה טובה על מסך מלא. בכל אופן אם רואים בחלון מצומצם ללא הרחבה למסך מלא, ניתן להבחין טוב יותר בהבדל באיכות התמונה בהחלפות בין האנטנות השונות. בכל אופן בהטסה ב"חי" עם המשקפיים היה הבדל ניכר באיכות התמונה.

תודה גיל

אגב רק לשם השוואה, אני מצרף המחשה של דפוס פיזור הקרינה האופייני לאנטנת יאגי:
קובץ מצורף 90261
מה שמסומן באדום זה היאגי, הקווקווים הכחולים הם השוואה לאנטנת דיפול.
אם אני מבין נכון את השרטוטים, השרטוט השמאלי מתייחס למצב בו האלמטים ניצבים לקרקע, ואילו הימני זה מצב שהאלמנטים מקבילים לקרקע. אם אני טועה, תקנו אותי...

גיל - כתבה מעולה !
תודה ..


תיקון קטן
גם לפאטש יש פולריות. כשממתקנים על פי ההמלצה ( קנויה .. הכבל יוצא מלמטה ) הפולריות ניצבת לקרקע.
מאד חשוב איך אתה ממתקן את האנטנות.

ציטוט:

---

נכתב במקור על ידי guy1a

גיל - כתבה מעולה !
תודה ..


תיקון קטן
גם לפאטש יש פולריות. כשממתקנים על פי ההמלצה ( קנויה .. הכבל יוצא מלמטה ) הפולריות ניצבת לקרקע.
מאד חשוב איך אתה ממתקן את האנטנות.

---

תודה גיא
את הפאטץ׳ הכרתי רק מעולם הfpv, לא נתקלתי בה בעבר, כך שאני לא מכיר לעומק את דרך פעולתה; יכול להיות שלא הבנתי נכון...
בסרטון המפורסם בנושא אנטנות, זה עם האנימציות של הradiation pattern של האנטנות השונות. הוא מסביר שם באופן ספציפי שהיתרון הגדול של פאטץ׳ ביחס ליאגי הוא שבנויים בתוכה גם אלמנטים אנכיים, וגם אלמנטים רוחביים, ולכן הוא הסביר שיש לה פולריזציה גם אופקית וגם אנכית.
שוב. זה ההסבר שלו משם. במציאות לא השתמשתי אף פעם בפאטץ׳, יכול להיות שלא הבנתי נכון את ההסבר שלו, או שאולי בציר האנכי הקליטה טובה יותר מהציר האופקי..?