Goed, op veler verzoek maar even een apart topic over de SPW (Cloverleaf) antenne's. De officiële benaming is overigens SPW, skew planar wheel, en de antenne dateert al uit de jaren '60.
Het grote voordeel van deze antenne is de circulaire polarisatie en dat behoeft enige uitleg ben ik bang. Een standaard antenne zoals veel gebruikt voor FPV is omnidirectioneel en lineair gepolariseerd. Dit betekent dat de antenne elektromagnetische golven afstraalt op dezelfde manier als wanneer je een kiezelsteentje in 't water gooit, de antenne steekt dan als het ware in het midden van de cirkelvormige golven die zich verplaatsen over het wateroppervlak. Het afstraalpatroon van de antenne ziet eruit als een donut, met de antenne omhoog door het gat van de donut gestoken.
Linear polarization - Wikipedia, the free encyclopedia
Een nadeel van lineaire polarisatie is dat wanneer één van de antenne's 90° wordt gedraaid de verliezen erg groot zijn, tot wel meer dan 30dB. Dit volgt uit de hoek tussen de twee antenne's en de volgende formule:
Polarisatie misaanpassing verlies (dB) = 20 log (cos ϑ )
ϑ is de hoek tussen de twee antenne's
Voor 15° is dit verlies 0.3 dB, voor 30° 1.25 dB, voor 45° 3 dB maar voor 90° feitelijk oneindig, maar in de praktijk >30dB.
Een ander nadeel is wanneer elektromagnetische golven reflecteren vanaf objecten in de omgeving en dan interfereren met het signaal wat direct door de zender wordt uitgezonden, er vindt dan uitdoving plaats. Hoe komt dit? Bij reflectie van een electromagnetische golf vindt een fasesprong plaats, netzoals je jezelf in spiegelbeeld ziet in een spiegel.
Als nu de originele elektromagnetische golf van de zender en de gereflecteerde elektromagnetische golf tegelijk bij de antenna van de ontvanger aankomen krijg je uitdoving, ze zijn namelijk 180 graden uit fase, en dus elkaar tegenovergestelde, bij gelijke amplitude geldt 1+(-1)=0. Dit verschijnsel staat bekend als multipathing. Op dat moment heb je dus een dropout en is je beeld even weg.
Circulaire polarisatie heeft deze nadelen in veel mindere mate. Als zowel de antenne op de zender als op de ontvanger circulair gepolariseerd zijn en beide óf rechtshandig óf linkshandig en omnidirectioneel maakt de hoek tussen de antenne's niet meer uit, er zijn dus geen verliezen ongeacht de hoek tussen de antenne's. Rechts- of linkshandig refereert aan de draaing van de elektromagnetische golf. Circulaire polarisatie is namelijk niks anders dan dat de elektromagnetische golf roteert langs de as waarlangs deze wordt afgestraald, rechtshandig is rechtsom, linkshandig is linksom.
Circular polarization - Wikipedia, the free encyclopedia
Bij reflectie van de elektromagnetische golf treedt ook bij circulaire gepolariseerde elektromagnetische golven een 180° fasesprong plaats. Een rechtshandig gepolariseerde golf wordt dan een linkshandig gepolariseerde golf. Echter doordat de antenne op de ontvanger ook rechtshandig gepolariseerd is zal de rejectie van de linkshandige elektromagnetische golf maximaal zo'n 20dB bedragen, da's een factor 100!
Kortom, met een circulair gepolariseerde antenne kun je dus op z'n kop vliegen, rollen tot je een ons weegt, maar je beeld blijft prima. Door de uitstekende rejectie van de reflecties heb je ook veel minder last van multipathing.
Kortom, circulair gepolariseerde antenne's zijn prima geschikt voor FPV!
Hoe bouw je zelf zo'n SPW antenne? Hieronder het recept voor een SPW voor 5800MHz, prima geschikt voor de bekende 5.8GHz video zenders en ontvangers.
Horizontal leg length = de lengte van het horizontale stuk
Vertical leg length = de lengte van het vertikale stuk
Feed length = de lengte van de feed
Arc Length = de lengte van de boog
Arc Angle = de hoek van de twee armen van de boog
Pitch Angle = de hoek van de bladen tov. de horizontaal
Als voorbeeld onderstaande antenne, in de praktijk ziet dat er dus zo uit:
Voor 5800MHz dien je de volgende maten te gebruiken, bij voorkeur op ~0.1mm nauwkeurig:
Horizontal leg length = 13.0 mm
Vertical leg length = 11.0 mm
Feed length = 2.0 mm
Arc Length = 27.0 mm
Arc Angle = 100 degrees
Pitch Angle = 45-50 degrees
Wire diameter = 0.8 mm verkoperd staal (lasdraad)
Coax = RG316 teflon coax, ~50mm lang
Deze maten zijn allemaal eenvoudig te schalen naar de frequentie waarop je wilt afstemmen (rond de 5.8GHz, niet enkele GHz hoger of lager), gewoon vermenigvuldigen met de factor tussen deze en de gewenste frequentie. Dus voor 5740MHz volgt: 5740/5800 = 0.990, kortom alles delen door 0.990. Bij lagere frequenties wordt de antenne dus iets groter, bij hogere frequenties iets kleiner.
Alle lijm, tape, krimpkous, etc. die je toevoegt tussen de feed en de bladen zal door de beïnvloeding van de dielektrische constante een verlaging in frequentie geven (of je moet metamaterialen gebruiken, PM me even in dat geval). Hou hier dus rekening mee, je kan eventueel hier door de antenne afstemmen, alleen alle materialen die hygroscopisch (vochtopnemend) zijn zou ik vermijden, de afstemming van je antenne is dan namelijk afhankelijk van 't weer.
Afstemmen van de antenne doe je (binnen pakweg 10 to 15 graden) door de bladen meer naar elkaar toe te buigen (= hoger in frequentie) of verder van elkaar af, feitelijk maak je dan antenne dan platter (= lager in frequentie). Meer dan 15 graden heeft geen zin, dan is het afstraalpatroon namelijk allang geen donut meer.
Ongetwijfeld zullen er nog vragen zijn, dus ik ben benieuwd naar jullie reacties.
Met vriendelijke groet,
Sander Sassen
ImmersionRC - Real Virtuality
Het grote voordeel van deze antenne is de circulaire polarisatie en dat behoeft enige uitleg ben ik bang. Een standaard antenne zoals veel gebruikt voor FPV is omnidirectioneel en lineair gepolariseerd. Dit betekent dat de antenne elektromagnetische golven afstraalt op dezelfde manier als wanneer je een kiezelsteentje in 't water gooit, de antenne steekt dan als het ware in het midden van de cirkelvormige golven die zich verplaatsen over het wateroppervlak. Het afstraalpatroon van de antenne ziet eruit als een donut, met de antenne omhoog door het gat van de donut gestoken.
Linear polarization - Wikipedia, the free encyclopedia
Een nadeel van lineaire polarisatie is dat wanneer één van de antenne's 90° wordt gedraaid de verliezen erg groot zijn, tot wel meer dan 30dB. Dit volgt uit de hoek tussen de twee antenne's en de volgende formule:
Polarisatie misaanpassing verlies (dB) = 20 log (cos ϑ )
ϑ is de hoek tussen de twee antenne's
Voor 15° is dit verlies 0.3 dB, voor 30° 1.25 dB, voor 45° 3 dB maar voor 90° feitelijk oneindig, maar in de praktijk >30dB.
Een ander nadeel is wanneer elektromagnetische golven reflecteren vanaf objecten in de omgeving en dan interfereren met het signaal wat direct door de zender wordt uitgezonden, er vindt dan uitdoving plaats. Hoe komt dit? Bij reflectie van een electromagnetische golf vindt een fasesprong plaats, netzoals je jezelf in spiegelbeeld ziet in een spiegel.
Als nu de originele elektromagnetische golf van de zender en de gereflecteerde elektromagnetische golf tegelijk bij de antenna van de ontvanger aankomen krijg je uitdoving, ze zijn namelijk 180 graden uit fase, en dus elkaar tegenovergestelde, bij gelijke amplitude geldt 1+(-1)=0. Dit verschijnsel staat bekend als multipathing. Op dat moment heb je dus een dropout en is je beeld even weg.
Circulaire polarisatie heeft deze nadelen in veel mindere mate. Als zowel de antenne op de zender als op de ontvanger circulair gepolariseerd zijn en beide óf rechtshandig óf linkshandig en omnidirectioneel maakt de hoek tussen de antenne's niet meer uit, er zijn dus geen verliezen ongeacht de hoek tussen de antenne's. Rechts- of linkshandig refereert aan de draaing van de elektromagnetische golf. Circulaire polarisatie is namelijk niks anders dan dat de elektromagnetische golf roteert langs de as waarlangs deze wordt afgestraald, rechtshandig is rechtsom, linkshandig is linksom.
Circular polarization - Wikipedia, the free encyclopedia
Bij reflectie van de elektromagnetische golf treedt ook bij circulaire gepolariseerde elektromagnetische golven een 180° fasesprong plaats. Een rechtshandig gepolariseerde golf wordt dan een linkshandig gepolariseerde golf. Echter doordat de antenne op de ontvanger ook rechtshandig gepolariseerd is zal de rejectie van de linkshandige elektromagnetische golf maximaal zo'n 20dB bedragen, da's een factor 100!
Kortom, met een circulair gepolariseerde antenne kun je dus op z'n kop vliegen, rollen tot je een ons weegt, maar je beeld blijft prima. Door de uitstekende rejectie van de reflecties heb je ook veel minder last van multipathing.
Kortom, circulair gepolariseerde antenne's zijn prima geschikt voor FPV!
Hoe bouw je zelf zo'n SPW antenne? Hieronder het recept voor een SPW voor 5800MHz, prima geschikt voor de bekende 5.8GHz video zenders en ontvangers.
Horizontal leg length = de lengte van het horizontale stuk
Vertical leg length = de lengte van het vertikale stuk
Feed length = de lengte van de feed
Arc Length = de lengte van de boog
Arc Angle = de hoek van de twee armen van de boog
Pitch Angle = de hoek van de bladen tov. de horizontaal
Als voorbeeld onderstaande antenne, in de praktijk ziet dat er dus zo uit:
Voor 5800MHz dien je de volgende maten te gebruiken, bij voorkeur op ~0.1mm nauwkeurig:
Horizontal leg length = 13.0 mm
Vertical leg length = 11.0 mm
Feed length = 2.0 mm
Arc Length = 27.0 mm
Arc Angle = 100 degrees
Pitch Angle = 45-50 degrees
Wire diameter = 0.8 mm verkoperd staal (lasdraad)
Coax = RG316 teflon coax, ~50mm lang
Deze maten zijn allemaal eenvoudig te schalen naar de frequentie waarop je wilt afstemmen (rond de 5.8GHz, niet enkele GHz hoger of lager), gewoon vermenigvuldigen met de factor tussen deze en de gewenste frequentie. Dus voor 5740MHz volgt: 5740/5800 = 0.990, kortom alles delen door 0.990. Bij lagere frequenties wordt de antenne dus iets groter, bij hogere frequenties iets kleiner.
Alle lijm, tape, krimpkous, etc. die je toevoegt tussen de feed en de bladen zal door de beïnvloeding van de dielektrische constante een verlaging in frequentie geven (of je moet metamaterialen gebruiken, PM me even in dat geval). Hou hier dus rekening mee, je kan eventueel hier door de antenne afstemmen, alleen alle materialen die hygroscopisch (vochtopnemend) zijn zou ik vermijden, de afstemming van je antenne is dan namelijk afhankelijk van 't weer.
Afstemmen van de antenne doe je (binnen pakweg 10 to 15 graden) door de bladen meer naar elkaar toe te buigen (= hoger in frequentie) of verder van elkaar af, feitelijk maak je dan antenne dan platter (= lager in frequentie). Meer dan 15 graden heeft geen zin, dan is het afstraalpatroon namelijk allang geen donut meer.
Ongetwijfeld zullen er nog vragen zijn, dus ik ben benieuwd naar jullie reacties.
Met vriendelijke groet,
Sander Sassen
ImmersionRC - Real Virtuality
Laatst bewerkt:
