[Construction] Antenne VTX "ground plane" 900mhz

[didier2702]

Bonjour,

Depuis pas mal de temps et ayant été radio-amateur pendant pas mal d’années, je me suis enfin décidé a me remettre a la construction d'antennes.


L'AXN Floater est un avion bien cool pour le FPV , cependant nous manquons de place et le placement d'une antenne en V inversée n'est pas aisée sur cet avion.

Mon choix s'est donc porté sur une antenne verticale ou "ground plane" avec radians pour le plan de sol afin de proceder aux premiers essais.

Le deuxième problème que l'on rencontre sur nos aéronefs en EPO ou EPP est que le plan de masse est tout simplement inexistant. D'ou ma décision concernant la "ground plane" avec radians qui feront office de plan de masse ou de sol pour les puristes.

Voici le lien pour un site qui permet de faire le calcul pour la construction d'antennes verticales :

Amateur Vertical Antenna Calculator by dxzone.com

Plus bas dans le post , vous trouverez les mesures sur plusieurs fréquences (910 et 980mhz). Ce type de calcul est valable sans restriction pour les fréquences 433mhz, 900mhz , 1.2 et 1.3ghz et 2.4ghz.

Concernant 2.4ghz, je conseille en fait une antenne soit soudée directement sur le circuit imprime du VTX (il faut virer la prise SMA femelle du VTX) soit une antenne de type coaxiale avec du RG316
Concernant le 5.8 je pense que nous sommes sur une fréquence bien trop haute et le type de montage que je propose dans ce post n'est pas trop applicable.

Sur une antenne verticale les radians doivent etre le plus nombreux possible et ceux-ci sont tailles sur une longueur non critique qui oscille entre la 1/2 onde jusqu'au 1/4 d'onde. Les radians ne sont pas obligatoires et je ferais des essais avec et sans.

comment mesurer et tailler son antenne (voir photo ci-dessous)


Quelle longueur d'onde choisir ?

Onde entière et 1/2 onde : tres bon rendement mais malheureusement un diagramme de rayonnement dans le plan vertical trop étroit. de plus une antenne en onde entiere aurait une longueur de 31 cm donc trop longue pour mon AXN Floater.

3/8 D'onde
Un compromis qui peut être intéressant , car sur le plan vertical le rayonnement de ce type d'antenne ne doit pas être handicapant et très surement acceptable pour une activité FPV (A suivre donc)

1/4 d'onde : Longueur 78mm , rendement acceptable et surtout un angle depart dans le plan vertical qui est intéressant pour du FPV. J'opte donc pour une antenne 1/4 d'onde avec 4 radian en 1/4 d'onde également.

Materiel et équipement utilisés:
-Prise coaxiale SMA male
-Corde a piano 1 mm
-Gaine thermo retractable
-Colle
-Fer a souder et etain
-Emetteur video Hobbyking 200mw

HobbyKing Online R/C Hobby Store : 900MHZ 200mW Tx/Rx & 1/3-inch CCD Camera PAL 420TVL

• Longueur du brin vertical : 78mm pour 910mhz
• Longueur des radians (quatre) : 78mm
• Inclinaison des radians par rapport au brin vertical 110 degres

Photos et commentaires:



Le brin vertical est soudé directement sur L'ame de la prise coaxiale. Le brin vertical est courbe a 90 degrés.
Le tout est protégé par de la gaine thermo-rectractable sur 1.5 cm afin d’éviter tout contact avec le corps ou la masse de la prise coaxiale (court-circuit).
Au final , le brin vertical est maintenu par de la colle epoxy.


Pour les radians , j'ai coupé deux longueurs de corde a piano (2x78mm).
J'ai ensuite soude a l'etain avec un fer a souder les deux brins qui formeront par la suite 4 radians.

Ceux-ci sont courbes a 110 degres.



Une autre vue de l'antenne avant la pose sur L'AXN Floater.






Antenne 3/8 onde de la station sol .
Brin rayonnant : 109mm
Radians : 109mm


Details sur les materiaux : corde a piano , cosses et prise coaxial BNC



Pour finir deux photos sur L'AXN Floater qui a servi pour les essais.


J'ai déplacé l'antenne vers l’arrière pour un meilleur refroidissement mais également diminuer le risque de brouillage des autres équipements.


Les deux antennes du récepteur FRSKY (avec télémétrie)en polarisation verticale pour une réception optimisée.

Les premiers essais au sol sont encourageants. J'ai pu faire des essais dans le jardin dans les conditions les moins favorables et j'ai moins de decrochages avec cette nouvelle antenne (J'utilisais sur l'AXN , l'antenne livrée avec le Kit Vidéo de chez HK pour une comparaison. Je n'ai jamais vole avec l'antenne fournie avec le KIT HK).

Malheureusement la saison des pluies n'est pas encore terminee et aujourd'hui le temps ne me permet pas de faire des essais en vol. Je vous tiendrais au courant.

Mise a jour du 16 Mars 2011

Comme promis j'ai fait des essais le week-end dernier avec differentes antennes (1/4 , 1/2 et 3/8).

Ayant déjà fait des essais avec mon antenne 1/4 d'onde avec radians , je ferais ces essais sans radians.

-Frequence de test : 980 Mhz
-Aéronef : AXN floater.
-VTX : 900Mhz 200mw HK sur le canal 1.
-Radio JR9303 avec module FRSKY (Télémétrie) + antenne 5db.
-OSD Remzibi

Antennes video sol :
-Antenne patch 8 db
-antenne verticale 1/2 onde (je ferais un essai le week end prochain en 1/4 et 3/8)
-Diversité Eagleeyes

Les antennes du VTX ont été taillées sur la fréquence 980 mhz et j'ai supprimé les radians.

Les materiaux utilisés :

-Prises SMA male pour RG316.
-Corde a piano pour les antennes 1/4 et 1/2 onde.
-Coaxial RG316 pour l'antenne 3/8.

Antennes:
1/4 d'onde : 73mm
3/8 d'onde : 109mm
1/2 onde : 146mm

Details sur les tests et conditions:
j'ai essayé de respecter dans la mesure du possible les conditions suivantes :

-Le POD sol toujours orienté dans la même direction.
-tous les vols ont été effectués dans la même zone (j'avais un super reservoir d'eau comme point de repere).
-vol a une altitude fixée a 700m
-distance 2000 metres pour tous les vols.


Resultats :

1/2 onde :
-La moins bonne des antennes et je dirais que jusqu'a 1500 metres environ la video etait exploitable. Par la suite, j'ai eu vraiment du mal pour que l'aeronef arrive a 2000 metres.
-J'ai perdu la video sur l'antenne Omni a 800 metres.
-Mauvais rendement quand on passe a la verticale avec le diversite qui n'arrete pas de changer d'antenne car il y a des decrochements frequents.
-Rien a signaler concernant le GPS.
-Pas de failsafe avec le récepteur FRSKY. Il y a eu quelques bips sur la télémétrie sans gravite.

3/8 onde :

-Bonne video jusqu'a 2000 mètres avec un leger decrochage lors du virage de retour (vraiment leger).
-j'ai perdu l'antenne OMNI a 1200-1300 metres environ.
-Rendement acceptable a la verticale.
-Rien a signaler concernant le GPS.
-Rien a signaler concernant la reception radio. (pas un seul BIP sur la télémétrie du FRSKY).

1/4 onde :
-Bonne video jusqu'a 2000 metres et idem un leger decrochage lors du virage de retour (vraiment leger).
-j'ai perdu l'antenne OMNI a 1300 metres environ.
-Rendement acceptable a la verticale.
-Rien a signaler concernant le GPS.
-La reception radio FRSKY a eu quelques bip.


Bilan :
-Les antennes 1/4 et 3/8 fonctionnent bien mieux que l'antenne 1/2 onde.
-L'antenne 1/4 semble avoir un très léger avantage pour la vidéo , mais semble désensibiliser légèrement mon récepteur Radio.
-L'antenne 3/8 ne perturbe pas mon récepteur radio , ni le GPS. Elle est très légèrement (difficile de faire la différence) en déca concernant la vidéo mais bon les conditions étaient quand même un peu difficiles (700m d'altitude et 2000m en distance pour seulement 200mw VTX).

Une optimisation des antennes sur sa fréquence de travail permet vraiment d’améliorer les performances par rapport au antennes livrées avec certains kit. Même avec du matériel bas de gamme et un peu d'huile de coude on arrive a des résultats sympa et permet de voler en FPV en toute sécurité.

Je ferais des essais le week end prochain avec des conditions un peu différentes.

-Antenne omni réception taillée en 3/8 d'onde
-Distance 3500m

A+

PS : Je tiens a préciser que les vols longues distances sont interdits en France et que ces essais ont été réalisés a l’étranger. Ses essais sont uniquement expérimentaux afin de permettre a la communauté FPV l'optimisation des équipements embarques pour des vols FPV en toute sécurité.

[NutSpirit]

C'est vraiment cool ces sujets aussi bien expliqués... merci

[tof24]

Super Didier,tes vraiment un GRAND chef....

Tu me prend Combien de l'heure (stp) pour les Calculs de la meme antenne mes en 1.2ghz...

Merci...Tof24

[didier2702]

Salut ,

Donne moi ta frequence exacte de travail et je te fais un calcul avec un petit schema

A+

[grmis]

Bonsoir,

Belle réalisation !
Je m'interroge sur la position de l'antenne sur l'avion: je pensais (peut-être à tort) qu'une telle antenne émettait "au dessus" du plan masse défini par des radians. Dans ce cas, pour émetre vers un récepteur qui est plus bas (en général...) que l'avion, j'aurais donc plutôt mis l'élément actif vers le bas. Non ?

[didier2702]

Bonjour,

L'idéal et tu as parfaitement raison, l'antenne devrait être sur le dessous de l'avion . Malheureusement la configuration de mon avion ne me permet pas de faire ce montage.

L'utilité des radians est multiple et ceux-ci ont pour rôle principal d’améliorer le rendement de l'antenne ainsi que son impédance sur se fréquence de travail.

J'ai pu faire des essais en vol hier et elle fonctionne mieux que l'antenne d'origine. Les mesures ont été effectuées sans analyseur de spectre ou appareil de mesure , cependant elle fonctionne mieux et j'ai moins de décrochages sur la vidéo.

Sur mon antenne d'origine j'avais un rapport d'onde stationnaire ROS (Mesuré celui-ci) de presque 2 et en faisant différentes mesures j'ai constaté que l'antenne d'origine était taillée sur 1ghz.

Avec cette nouvelle antenne , mon ROS est presque parfait (j'ai environ 1.2 de rapport).

Je ferais plus tard des essais avec différentes antennes en 1/2, 3/8, 5/8 avec ou sans radians.

De plus l’émetteur vidéo chauffe maintenant beaucoup moins.

A+

[tof24]

Super poursuis tes essais ces ça les génies, pour moi j'attends mon Dragonlink puis mon rx lawmate,il par de 1010 a 1280..je ne sais pas exactement sur quelle canal je vais me situé...des que je suis ok je te le communique..
Bonne continuation.
Merci

[flydepron71]

Bonjour,

Je m'intéresse de plus en plus à ces antennes afin d'améliorer mes transmissions, j'ai donc suivi tes liens, ce qui m'a amené à une application:

n2imfcalculator : http://www.hamuniverse.com/n2imfcalculator.zip

Pour mon émetteur en 2432MHz je tombe sur :
2.926 cm pour le "brin" vertical
3.07 Cm pour les "radians"

Suis-je à coté de la plaque ???

Penses-tu que ce type de réalisation soit viable?: How to build a 2.4 GHz ground plane antenna from a piece of coax cable


Ca me parait assez peu rigide !

Dans un autre post tu parles de la V Inverted et je te cite :

" ... J'utilise sur ma Maxi swift une antenne de ce type.

......

. en general on installe l'antenne parallèlement a l'avion et on privilégie la direction du récepteur quand on revient vers soit par exemple."

Si on considere que le V représente une flêche, faut-il que la flêche pointe vers le nez ou vers l'arrière de l'avion ?

Là je ne sais pas si je suis clair !

A+

[grmis]

Bonjour,

- Si vous ne la connaissez pas déjà, je vous signale cette page (IBCrazy's blog) très instructive sur la construction d'antennes pour le FPV, avec plein d'exemples assez simple à faire soi même (ground plane, Vee, patch, ...):
IBCrazy's blog - RC Groups

- Sur le site ci-dessus, IBCrazy indique que les radians doivent avoir la même longueur que la partie "active", soit le quart de la longueur d'onde. Pour 2.432GHz, ça fait 2.93cm. Peut-être qu'on peut optimiser un petit peu en tenant compte de l'angle (comme pour les antennes V) ?


- Une antenne V émet un peu plus dans direction de l'ouverture du V que vers la pointe de la flèche. Donc pour privilégier la transmission lors du retour de l'avion, on mettra la pointe vers l'arrière (et donc l'ouverture vers l'avant).

grmis.

[didier2702]

Je m'intéresse de plus en plus à ces antennes afin d'améliorer mes transmissions, j'ai donc suivi tes liens, ce qui m'a amené à une application:

n2imfcalculator : http://www.hamuniverse.com/n2imfcalculator.zip

Pour mon émetteur en 2432MHz je tombe sur :
2.926 cm pour le "brin" vertical
3.07 Cm pour les "radians"

Suis-je à coté de la plaque ???

Penses-tu que ce type de réalisation soit viable?: How to build a 2.4 GHz ground plane antenna from a piece of coax cable

Les calculs sont bons . maintenant pourquoi l'antenne coaxiale est peut etre le meilleur compromis . Tout simplement a cause des pertes engendrées par une prise coaxiale. En effet plus tu montes en fréquence plus cela devient critique au niveau des connectiques et lignes de transmissions. La moindre soudure sur 2.4ghz represente une rupture d'impedance. Une antenne coaxiale te donnera de bon résultats et surtout du va minimiser les pertes en utilisant du coaxial si possible de bonne qualité. Au dessus de 1.2ghz la conception des antennes et lignes de transmission sont assez critiques malheureusement.

en general on installe l'antenne parallèlement a l'avion et on privilégie la direction du récepteur quand on revient vers soit par exemple."

Si on considere que le V représente une flêche, faut-il que la flêche pointe vers le nez ou vers l'arrière de l'avion ?

Ta réflexion est interessante et si tu dois privilégier le récepteur lors de ton retour vers la ton point de départ , la pointe du V sera vers l'arriere de l'avion.

La radio n'est malheureusement pas une science exacte. Concernant les antennes il faut tester malheureusement car une antenne sur un type d’aéronef aura un bon rendement tandis que sur une autre tu peux avoir des soucis (emplacement different, proximite d'objet metalliques par exemple). Au dela de 1.2ghz je reste plutôt prudent en général. Pour te donner un exemple ,le fait de bouger de 5 cm mon emtteur video suffit pour que je prenne des ondes réfléchies et fait chuter le rendement de mon antenne . rien de dramatique cependant c'est toujours des decibels perdus ou gagne.

comme precise dans un autre post , l'ideal en fait est de tailler son antenne avec quelques millimettre en plus et d'ajuster en fonction des essais.

Pour les essais en fait tu as le choix :
-Tu es équipé ou tu a des copains radioamateurs , avec des appareils de mesures tu pourras affiner.
-Mesures de qualite video (donc visuel seulement) dans des conditions non favorables afin de voir si tu perds en qualite ou le contraire. pas la meilleure méthode mais bon c'est mieux que rien du tout
-Le plus simple peut etre et d'ouvrir son recepteur et de trouver la patte qui te donnera le niveau de champs recu ou RSSI. Cette methode est assez interessante, fastidieuse mais au moins tu auras de valeurs indicatives reeles qui te permettront d'ajuster ton aerien. (j'utilise cette methode). Par contre etant donne que tu es sur 2.4ghz , quand tu feras tes mesures il faut absolument que tu vires tout objet (meme toi) autour du récepteur et du voltmetre. L’idéal est d'avoir un multimètre évolué a mémoire qui t'enregistre automatiquement la valeur la plus haute.

Il faut juste un peu de patience et un peu d'huile de coude mais cela vaut le coup et permet vraiment d'optimiser ton installation.
A+