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3-fach Antennentracker am 4-fach Diversity Empfänger

RSSI basierte Antennentracker am 4-fach Diversity
RSSI basierte Antennentracker am 4-fach Diversity
FPV Bodenstation vor dem Flug
FPV Bodenstation vor dem Flug

Manche meinen, es sei übertrieben - ich hingegen mag keine Aussetzer. Mit Hilfe des 3-fach Antennentracker wird das Videosignal noch stabiler. Während eine SPW Antenne ohne Verstärkung im Nahbereich alles abdeckt, sorgen die drei Helix Antennen dafür, dass es im Radius von 500 Metern keine Aussetzer und ein exzellentes Bild gibt. 

Ich fliege zwar grundsätzlich nur im Bereich unter 500 Meter, aber auch da sind kurze Aussetzer bei bestimmten Flugmanövern nur durch optimierte 5,8 GHz Technik zu erreichen. Auch mit 4 gut ausgewählten und abgestimmten FPV-Antennen ist in diesem Bereich ein sicherer FPV-Flug ohne Tracker möglich, mit Tracker ist es dann halt noch etwas stabiler.

Da für alle 4 Antennen immer der aktuelle RSSI Wert vorliegt, der der Empfangsstärke entspricht, kann man die Antennen wunderbar auf das Modell richten lassen. Für das RSSI-basierte Tracking mit 3 Servos gibt es verschiedene Lösungsansätze.

Der Tracker funktioniert nur in einem Winkel von 180°, was allerdings unkritisch ist, da ich nie hinter meinem Rücken fliege. Dennoch werden auch Überflüge und Flüge bis ca 200 Meter nach hinten sicher abgedeckt, da die äußeren Helix-Antennen nur eine geringe Verstärkung haben und somit einen großen Winkel abdecken.

Besonders die Qualtität der Videoübertragung lässt sich mit dem Tracker stark steigern, da bei sinkendem RSSI das Bild immer schlechter wird. Das ist zum einen gut, da sich so Bildabrisse ankündigen, zum anderen werden die Aufnahmen der Flüge dadurch deutlich schlechter.

Verbaut sind neben dem Arduino Pro Mini Controller für den RSSI Diversity Empfänger noch ein weiterer Arduino Pro Mini, der sich nur um den Tracker kümmert. Der zweite Controller, sowie die drei Servos werden zusätzlich über ein zweites BEC System versorgt und ist somit nur über Masse und über die 4 RSSI Signale mit dem ersten Arduino verbunden und ansonsten völlig unabhängig. 

Tracking mit konstantem Winkel

Man kann die Winkel zwischen den Antennen konstant lassen und so ausrichten, dass zwei äußeren Antennen immer die gleichen RSSI Werte haben. In diesem Fall hat dann die mittlere Antenne den höchsten RSSI Wert. Hier sollte man aufgrund der Schwankungen allerdings mit einem gewissen Integralanteil arbeiten. Vorteil hierbei ist der einfache Algorithmus. Das Nachführen geht ohne großen Aufwand, da praktisch jeder Position ein RSSI-Unterschied herrscht.

Tracking mit dynamischem Winkel

Die Winkel der einzelnen Antennen müssen nicht grundsätzlich gleich sein. Je nach Empfang können diese auch dynamisch gehalten werden. Das erfordert zwar einen höheren Programmieraufwand, man kann dadurch den Empfang allerdings noch weiter optimieren. Nimmt der kumulierte RSSI Wert der drei sich bewegenden Helix Antennen ab, kann man den Winkel reduzieren, um den Empfang zu verbessern. Sollte das Signal ganz abbrechen, kann man alle drei Antennen unabhängig in einen Suchlauf bringen, der dadurch verkürzt wird. 

Optimale Experimentierplattform für FPV

Schon im Artikel zur Analyse von FPV Antennen wurde deutlich, dass man mit vergleichenden Messungen Antennen optimieren und besser ausrichten kann. Mit Hilfe der variablen Antennenausrichtung fällt die Optimierung noch einfacher.

Tracker Quelltext für Arduino