Картина, которую мы регулярно видим на приёмке: дрон висит над дальним краем площадки, его видно глазом, до него метров 800. Детектор молчит. Антенна стоит на двухметровой стойке у будки КПП, а между ней и дроном — ряд берёз и крыша склада. «Прямая видимость же есть», — говорит начальник охраны. Есть. Но радиоволне прямой линии мало, ей нужен объём вокруг этой линии. Этот объём называется зоной Френеля, и на объектах про неё забывают чаще, чем про что-либо ещё.
Что такое зона Френеля без формул на полстраницы
Сигнал от дрона к антенне идёт не тонким лучом, а вытянутым «веретеном». Самая толстая часть веретена — посередине трассы. Если в это веретено залезают деревья, крыши, земля или забор, часть энергии отражается и приходит в антенну со сдвигом по фазе. Прямой и отражённый сигналы начинают гасить друг друга. На экране это выглядит как «дрон то есть, то нет» или как дальность вдвое меньше паспортной.
Практическое правило, которым мы пользуемся на монтаже: не меньше 60% первой зоны Френеля должно быть свободно от препятствий. Меньше — начинаются потери, которые не лечатся ни усилителем, ни более дорогой антенной.
Считаем радиус на наших частотах
Радиус первой зоны посередине трассы прикидывается просто: 8,66 × √(расстояние в км ÷ частота в ГГц), результат в метрах. Возьмём дистанцию 1 км и три диапазона, которые детектор слушает чаще всего:
- 868/915 МГц (дальнобойные линки управления) — около 9,3 м. Свободными должны быть примерно 5,6 м.
- 2.4 ГГц (управление и видео большинства гражданских дронов) — около 5,6 м, свободно нужно ~3,4 м.
- 5.8 ГГц (аналоговое и цифровое видео FPV) — около 3,6 м, свободно ~2,2 м.
На 2 км цифры растут примерно в 1,4 раза. Отсюда первый неочевидный вывод: чем ниже частота, тем толще веретено и тем выше надо поднимать антенну. Линк на 868 МГц пробивает листву лучше, чем 5.8 ГГц, но требует больше свободного пространства над землёй. Мачта, которой хватало под 5.8, для 900-мегагерцового диапазона может оказаться низкой.
Где это бьёт на реальных объектах
Мы собрали типовые места, где зона Френеля съедает дальность. Все они — из выездов на склады, подстанции и производственные площадки.
- Низкий FPV. Ударный или разведывательный FPV часто идёт на высоте 5–20 м. Его веретено до антенны почти целиком лежит на земле, на заборах и машинах. Детектор на стойке 2 м видит такой борт в разы ближе, чем дрон на 100 м.
- Сигнал пульта. Детектор ловит не только борт, но и пульт оператора — а пульт у человека в руках, на уровне груди. Трасса «пульт — антенна» лежит у самой земли, и именно здесь теряется больше всего.
- Кроны летом. Весной приняли систему, всё видно. В июле распустились тополя — дальность упала на треть. Листва влажная, на 2.4 и 5.8 ГГц она гасит заметно.
- Крыша соседнего корпуса. Антенну ставят на парапет пониже, чтобы не видно было с улицы. Край кровли оказывается внутри нижней половины зоны.
Что делаем на монтаже
Лечится это в первую очередь геометрией, а не железом. Порядок у нас такой.
Высота. Антенна должна быть выше ближайших препятствий на тот самый «свободный» радиус. Если в 300 м от поста стоят деревья высотой 12 м, стойка на 3 м — ни о чём. Часто решение — перенести пост на крышу самого высокого здания, даже если там сложнее с питанием.
Точка установки. Середина трассы — самое уязвимое место. Если препятствие близко к антенне, оно режет меньше, чем такое же препятствие на полпути. Иногда сдвиг мачты на 20 м вдоль забора убирает проблему целиком.
Замер до монтажа. Мы делаем радиообследование: гоняем тестовый дрон по периметру на разных высотах и смотрим уровень сигнала в каждой точке. Подробно про этот этап — в статье РЧ-обследование объекта до монтажа антидрона. Расчёт по формуле даёт ориентир, облёт даёт правду.
Кабель. Подняли антенну на 10 м — удлинился фидер. На 5.8 ГГц дешёвый кабель съест то, что выиграла высота. Как считать эти потери, мы разбирали в материале Фидер детектора: где теряется дальность. Иногда правильнее вынести на мачту сам приёмный блок, а вниз вести питание и Ethernet.
Честные оговорки
Формула Френеля описывает ровную трассу. Промзона с металлическими ангарами даёт многолучёвку, которую формулой не посчитать: отражения от стен иногда даже помогают, иногда создают «дыры» в неожиданных местах. Поэтому мы не обещаем дальность по паспорту на любом объекте. Паспортные километры детектора вроде Булат V4 или ZOV H231 сняты на открытой местности с поднятой антенной; на заводе с плотной застройкой реальная цифра будет ниже, и это нормально.
Второй момент: высокая мачта видна снаружи. Для части объектов это нежелательно, и тогда приходится ставить два поста пониже вместо одного высокого. Это дороже по железу, зато закрывает мёртвые зоны, о которых мы писали в материале Мёртвые зоны антенны БПЛА.
Частые вопросы
Можно ли компенсировать низкую мачту антенной с большим усилением?
Частично. Узконаправленная антенна поднимет уровень, но не уберёт интерференцию от отражений. Если кроны сидят в зоне Френеля, сигнал всё равно будет «плавать».
Какая высота мачты нужна складу?
Универсальной цифры нет. Считаем от самых высоких препятствий в радиусе 300–500 м плюс свободный радиус для нижнего диапазона, который слушает детектор. На типовом складе с деревьями по периметру выходит 6–10 м.
Зимой дальность выше?
Часто да: листвы нет, снег отражает иначе. Поэтому приёмку лучше делать летом или хотя бы повторять облёт после того, как распустятся деревья.
Если детектор на объекте «видит через раз» — пришлите нам фото места установки и схему площадки, прикинем зону Френеля и подскажем, куда двигать мачту. Звоните 8 (800) 555-98-47 или пишите в Telegram @ZTek_Sales. Оборудование и услуги — на z-tekhnologii.ru.
