【博士开讲】—FPV基本装备普及知识（一）发射接收天线

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1.9 电波传播损耗的奥村经验公式

日本人奥村，对地面移动通信的电波传播问题，做了大量的统计工作，并归纳出一个大城市适用的传播损耗 Lb
经验公式：



[举例] 设：f
= 900 MHz ； HT
= 64 m ;
HR
= 2 m ； GT = 10 (dBi) ； GR = 3 (dBi)

问：R = 500 m 时， Lb
= ？
解： Lb
= 75 + 26 Lg 900
+ 45 Lg 0.5

– （ 14 + 6.5 Lg 0.5 ）× Lg 64

–
3.2 [ Lg （12 × 2 ）] 2


= 75 + 76.8 – 13.5 – 21.7 –6

= 110.6 ( dB )
可见，信号的衰减比自由空间中要大得多！

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1.10极限直视距离(LOS)
超短波特别是微波，频率很高，波长很短，它的地表面波衰减很快，因此不能依靠地表面波作较远距离的传播。超短波特别是微波，主要是由空间波来传播的。简单地说，空间波是在空间范围内沿直线方向传播的波。显然，由于地球的曲率使空间波传播存在一个极限直视距离Rmax 。在最远直视距离之内的区域，习惯上称为照明区；极限直视距离Rmax以外的区域，则称为阴影区。不言而语，利用超短波、微波进行通信时，接收点应落在发射天线极限直视距离Rmax内。
受地球曲率半径的影响，极限直视距离Rmax和发射天线与接收天线的高度HT 与 HR间的关系为 ：

Rmax ＝ 3.57{ √HT (m) +√HR (m) }
(km)
两个天线高度开根号相加乘以系数，其中天线的高度为米，距离为公里。
考虑到大气层对电波的折射作用，极限直视距离应修正为
Rmax ＝ 4.12 { √HT (m) +√HR (m) }
(km)
由于电磁波的频率远低于光波的频率，电波传播的有效直视距离 Re 约为 极限直视距离Rmax 的 70% ，即 Re = 0.7 Rmax 。例如，HT 与 HR 分别为 49 m 和 1.7 m，则有效直视距离为 Remax = 24 km

我爱JET

好贴顶！！！

弹簧甲虫

看了电动机的帖收益匪浅啊，原装的发射机天线传输效率非常低，图象传输很不稳定，用了两个１／４波长的铜线代替后效果有很大提升，现在想更高的提升性能有几点疑问，请电动机指点一下：

１．如果用水平放置天线，地面接受效果很差，而垂直放置的地面效果很好，使用哪种方式在高空中能收到更好的效果？

２．我想用如上的三个振子的布置方式，是否比两个振子的发射效率要高点，或者还能有什么其他的方式提高效率？
３．如果我改造接收机天线，用发射机天线的布局制作一条，是不是能提高接收效果．另外，如果使用一条全波长的铜线做接收机的正极天线是不是可以？
我不是学电子的，基础知识了解的也不全面，能告诉我怎么改进就非常感激了，那些专业的知识我可以以后慢慢消化，先请教改进方法，让我们能快速入门吧

zhaogaoxing

收藏了

飘渺神域

:em01:

八百里的麾下炙

这帖子要顶

seamaster71

这种强贴是一定要顶的。

hjt789

我虽然很多东西一下看不懂 但是也了解了很多 辛苦了 这贴不顶能行吗？:em15: :em26:

youxia119

辛苦了 这贴不顶能行吗？:em15: :em26:

michaelzyh

收藏，有朝一日能用到！

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1.11 传输线的几个基本概念
连接天线和发射机输出端（或接收机输入端）的电缆称为传输线或馈线。传输线的主要任务是有效地传输信号能量，因此，它应能将发射机发出的信号功率以最小的损耗传送到发射天线的输入端，或将天线接收到的信号以最小的损耗传送到接收机输入端，同时它本身不应拾取或产生杂散干扰信号，这样，就要求传输线必须屏蔽。
顺便指出，当传输线的物理长度等于或大于所传送信号的波长时，传输线又叫做长线。

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1.11.1传输线的种类
超短波段的传输线一般有两种：平行双线传输线和同轴电缆传输线；微波波段的传输线有同轴电缆传输线、波导和微带。平行双线传输线由两根平行的导线组成它是对称式或平衡式的传输线，这种馈线损耗大，不能用于UHF和微波频段。同轴电缆传输线的两根导线分别为芯线和屏蔽铜网，因铜网接地，两根导体对地不对称，因此叫做不对称式或不平衡式传输线。同轴电缆工作频率范围宽，损耗小，对静电耦合有一定的屏蔽作用，但对磁场的干扰却无能为力。使用时切忌与有强电流的线路并行走向，也不能靠近低频信号线路。

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1.11.2传输线的特性阻抗
无限长传输线上各处的电压与电流的比值定义为传输线的特性阻抗，用Ｚ0 表示。
同轴电缆的特性阻抗的计算公式为
                    Ｚ。＝〔60/√εr〕×Log ( D/d )
[ 欧]。
               式中，D 为同轴电缆外导体铜网内径；d
为同轴电缆芯线外径；
                          εr为导体间绝缘介质的相对介电常数。
通常Ｚ0 = 50 欧，也有Ｚ0= 75 欧的。
由上式不难看出，馈线特性阻抗只与导体直径D和d以及导体间介质的介电常数εr有关，而与馈线长短、工作频率以及馈线终端所接负载阻抗无关。

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1.11.3馈线的衰减系数
信号在馈线里传输，除有导体的电阻性损耗外，还有绝缘材料的介质损耗。这两种损耗随馈线长度的增加和工作频率的提高而增加。因此，应合理布局尽量缩短馈线长度。
单位长度产生的损耗的大小用衰减系数 β 表示，其单位为 dB / m （分贝／米），电缆技术说明书上的单位大都用 dB / 100 m（分贝／百米）表示。
设输入到馈线的功率为Ｐ1 ，从长度为 L（m ） 的馈线输出的功率为Ｐ2 ，传输损耗TL可表示为：
TL ＝ 10 ×Lg ( Ｐ1 /Ｐ2 )( dB )
衰减系数 为 β ＝ TL/ L( dB / m )
例如， NOKIA7 / 8英寸低耗电缆，900MHz 时衰减系数为β ＝ 4.1dB / 100 m ，也可写成β ＝ 3dB / 73m ， 也就是说，频率为 900MHz 的信号功率，每经过 73 m 长的这种电缆时，功率要少一半。      
而普通的非低耗电缆，例如，SYV-9-50-1，900MHz 时衰减系数为β＝20.1
dB / 100 m ，也可写成β＝3dB / 15 m ，也就是说，频率为900MHz 的信号功率，每经过15 m 长的这种电缆时，功率就要少一半!



[ 本帖最后由 电动机 于 2009-4-13 23:11 编辑 ]

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显而易见，馈线电缆应该是尽可能短，以减少没有必要的损耗。特别是2.4G频段，频率越高，单位电缆长度上损耗越大，因此，FPV视频微波传输的电缆够用就行，不能一味的增加长度，虽然安装方便了，但是好不容易获得的天线增益，又全部由电缆损耗掉了。等于做功为0，甚至是负数。

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1.11.4天线的匹配
什么叫匹配？简单地说，馈线终端所接负载阻抗ＺL 等于馈线特性阻抗Ｚ0 时，称为馈线终端是匹配连接的。匹配时，馈线上只存在传向终端负载的入射波，而没有由终端负载产生的反射波，因此，当天线作为终端负载时，匹配能保证天线取得全部信号功率。如下图所示，当天线阻抗为 50
欧时，与50 欧的电缆是匹配的，而当天线阻抗为 80
欧时，与50
欧的电缆是不匹配的。
如果天线振子直径较粗，天线输入阻抗随频率的变化较小，容易和馈线保持匹配，这时天线的工作频率范围就较宽。反之，则较窄。在实际工作中，天线的输入阻抗还会受到周围物体的影响。为了使馈线与天线良好匹配，在架设天线时还需要通过测量，适当地调整天线的局部结构，或加装匹配装置。

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1.11.5反射损耗
前面已指出，当馈线和天线匹配时，馈线上没有反射波，只有入射波，即馈线上传输的只是向天线方向行进的波。这时，馈线上各处的电压幅度与电流幅度都相等，馈线上任意一点的阻抗都等于它的特性阻抗。
而当天线和馈线不匹配时，也就是天线阻抗不等于馈线特性阻抗时，负载就只能吸收馈线上传输的部分高频能量，而不能全部吸收，未被吸收的那部分能量将反射回去形成反射波。
例如，在下图中，由于天线与馈线的阻抗不同，一个为75 ohms，一个为50 ohms ，阻抗不匹配，其结果是发射10W功率，只有9.6W输出，还有因两个波导之间的阻抗不匹配产生0.4W的反射波功率。

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1.11.6电压驻波比
在不匹配的情况下, 馈线上同时存在入射波和反射波。在入射波和反射波相位相同的地方，电压振幅相加为最大电压振幅Ｖmax ，形成波腹；而在入射波和反射波相位相反的地方电压振幅相减为最小电压振幅Ｖmin ，形成波节。其它各点的振幅值则介于波腹与波节之间。这种合成波称为行驻波。
反射波电压和入射波电压幅度之比叫作反射系数，记为 R
R ＝反射波幅度/入射波幅度＝（ＺL－Ｚ0）/（ＺL＋Ｚ0 ）
波腹电压与波节电压幅度之比称为驻波系数，也叫电压驻波比，记为 VSWR
VSWR ＝波腹电压幅度Ｖmax/波节电压辐度Ｖmin＝（1 + R）/（1 - R）
终端负载阻抗ＺL 和特性阻抗Ｚ0 越接近，反射系数 R 越小，驻波比VSWR 越接近于１，匹配也就越好。通常匹配良好的天线，测试到的驻波比都小于1.5。这个值越小越好，理想时接近1，即完全阻抗匹配。

yangjimry

请问电动机，我飞机上的发射天线是水平放置的，那这样地面接收机天线是不是也要水平放置？:em22: 谢谢！！！