ПРОЄКТУВАННЯ АНТЕН
140-600 МГЦ

Вибір між всенаправленою та спрямованою антеною повністю залежить від тактичної ситуації. Дрон у польоті потребує всенаправленого покриття, бо постійно змінює орієнтацію відносно наземної станції — антена мусить випромінювати рівномірно в усіх напрямках незалежно від курсу, тангажу чи крену. Стаціонарна наземна станція, що спілкується з передбачуваною ретрансляційною точкою, виграє від зосередженого посилення спрямованої Yagi-антени.

Різниця у вартості мізерна — Yagi коштує приблизно 30 євро порівняно з 10 за всенаправлену — але покращення дальності драматичне: з 56 км (всенаправлена-до-всенаправленої) до 126 км (Yagi-до-всенаправленої) на 300 МГц з Silvus SL5200 при 33 дБм.

Вибір антени за тактичною роллю

На транспортних засобах патч-антени (+6 дБі, ширина діаграми 90°) пропонують найкращий компроміс. Транспорт рухається, але не так хаотично, як дрон — 90° покриття в напрямку руху зазвичай достатньо. Патч-антени монтуються пласко на даху з магнітною основою та підключаються до Silvus StreamCaster коротким коаксіальним кабелем. На високих швидкостях вітрове навантаження на Yagi стає проблематичним — плаский профіль патча повністю усуває це занепокоєння.

Бюджет лінії — чому посилення антени подвоює дальність

Рівняння втрат поширення у вільному просторі Friis показує, що кожні 6 дБ додаткового посилення антени подвоюють ефективну дальність зв'язку. Silvus SL5200 передає при 33 дБм (2 Вт). Зі всенаправленими антенами на обох кінцях (+2 дБі кожна) загальне посилення антен 4 дБі. З Yagi на наземній станції (+9 дБі) і всенаправленою на дроні (+2 дБі) загальне посилення 11 дБі — покращення на 7 дБ.

Ці 7 дБ перетворюються у 2,2 рази більшу дальність: 56 км стає 126 км у вільному просторі.

На практиці рельєф, рослинність і атмосферне поглинання зменшують ці теоретичні максимуми. Але співвідношення зберігається — Yagi завжди забезпечує приблизно подвійну дальність всенаправленої за тієї самої потужності передавача. Це означає, що одна Yagi-антена за 30 євро на наземній станції має такий самий ефект, як підвищення потужності передавача з 2 Вт до 10 Вт — що вимагало б значно дорожчого радіо, більшого споживання батареї та більшого РЧ-сліду для ворожого виявлення.

Монтаж антен і втрати в кабелі

Кожен метр коаксіального кабелю між радіо та антеною вносить втрати. Кабель RG-58 на 300 МГц: 0,5 дБ на метр. 5-метровий кабель від радіо всередині транспорту до антени на даху втрачає 2,5 дБ — еквівалент зменшення потужності передавача вдвічі. Рішення: використовувати низьковтратний кабель LMR-400 (0,1 дБ на метр) для кабелів довше 2 метрів, або монтувати радіо якнайближче до антени.

На дронах антена припаяна напряму до радіомодуля з нульовим кабелем — кожен децибел має значення, коли передавач лише 100 мВт.

Шведський ланцюг постачання антен

Виробництво антен — одна з областей, де незалежність європейського ланцюга постачання досяжна. Антени Yagi і патч для 140–600 МГц — прості металеві конструкції, які будь-яка компетентна РЧ-майстерня може виробити за опублікованими проєктами. Шведські компанії з відповідними можливостями: Smarteq Wireless AB (Лумма), Cellmax Technologies AB (Гетеборг) та кілька університетських лабораторій з обладнанням для вимірювання антен (KTH, Chalmers).

Програма внутрішнього виробництва антен могла б забезпечити весь попит Збройні сили Швеції на MANET-антени протягом 6 місяців від початку — усунувши залежність від імпорту для цього класу компонентів.

Спробуйте інтерактивний калькулятор бюджету лінії →

Відкрити інтерактивний калькулятор бюджету лінії →

Реалізація

# Antenna Gain vs Range — Military Band Comparison
import math

def max_range_km(tx_dbm, tx_gain_dbi, rx_gain_dbi, freq_mhz, min_snr_db=10):
    """Maximum communication range for given antenna setup."""
    noise_floor = -110  # dBm
    max_path_loss = tx_dbm + tx_gain_dbi + rx_gain_dbi - noise_floor - min_snr_db
    d_km = 10 ** ((max_path_loss - 20*math.log10(freq_mhz) - 32.44) / 20)
    return d_km

configs = [
    ("Omni→Omni (+2/+2 dBi)",   2, 2),
    ("Yagi→Omni (+9/+2 dBi)",   9, 2),
    ("Yagi→Yagi (+9/+9 dBi)",   9, 9),
    ("Patch→Omni (+6/+2 dBi)",  6, 2),
]

for name, tx_g, rx_g in configs:
    r = max_range_km(33, tx_g, rx_g, 300)
    print(f"{name:35s} → {r:.0f} km")

Пов'язані розділи

Джерела

Документація ArduPilot. Silvus Technologies. NATO STANAG 4609 Ed. 4, 4671 та 2022. ISW-архів на understandingwar.org; RUSI Watling & Reynolds (2023). Публічні дані з Försvarsmaktens offentliga publikationer (specifічні документи цитуються в секціях вище за потреби).