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VTXアンテナに関する知識 | 初心者のためのマイクロドローン/FPVドローン入門

ここでは、初心者のために マイクロドローン/FPVドローン 用のVTXアンテナに関する基本情報をまとめてみました。

VTXアンテナに関する知識

BetaFPV Meteor65 HD with antenna replaced with RHCP circularly polarized
マイクロドローンのビデオ送信機(VTX)用アンテナには、いろいろな形状のものがあり、コネクタの形式さえ合えば、交換して使用することができます。 ただし電磁波の振動方向には、直線(垂直/水平)偏波、円偏波があり、送信側と受信側で偏波方向が一致していないと、送受信感度が低下します。 ドローンは常に姿勢や方向が変化するため、送信(VTX)側のアンテナは直線偏波より円偏波の方が向いているといえます。
直線偏波のアンテナは、垂直に立てれば垂直偏波に、水平に伸ばせば水平偏波になります。 また、円偏波(Circularly polarized)アンテナには構造上「右回り偏波:RHCP(Right Hand Circular Polarization)」と「左回り偏波:LHCP(Left Hand Circular Polarization)」の2種類があります。

直線偏波アンテナのいろいろ

無指向性アンテナ/ホイップアンテナ
Omnidirectional antenna / whip antenna
アンテナを中心にして、360°全方位に、円柱(ドーナツ)状に電波が広がります。 しかしアンテナの線長方向にはほとんど電波は飛びません。 垂直に立てれば垂直偏波に、水平に伸ばせば水平偏波になります。
パッチアンテナ、パネル型アンテナ、マイクロストリップアンテナ
Patch antenna, panel antenna, microstrip antenna
電波はパネルの前方に向かって広がります。強い指向性があり、パネルの横と後ろ方向にはほとんど電波は広がりません。 円偏波を出力するものもあります。

円偏波アンテナのいろいろ

クローバーリーフアンテナ
Clover leaf antenna
円偏波アンテナの基本形です。右回りと左回りでは、ワイヤーの形状が異なっています。
パゴダアンテナ
Pagoda antenna
クローバーリーフアンテナのワイヤーの代わりに、丸い基板上にパターンを描いて円偏波アンテナにしています。 基板がむき出しのタイプもあります。
ロリポップアンテナ
Lollipop antenna
アンテナが樹脂などで固められており、衝撃に強くなっています。 中にはクローバーリーフアンテナまたはパゴダアンテナが入っています。
マッシュルームアンテナ
Mushroom antenna
アンテナが樹脂などのケースに入っており、衝撃に強くなっています。 中にはクローバーリーフアンテナまたはパゴダアンテナが入っています。

コネクタの種類

いずれも5GHz帯のWi-Fi無線LAN用アンテナ部材としてよく使用されており、ケーブルや変換コネクタなどがAmazonでも購入可能です。
SMAコネクタ
SMA antenna connector
オスのソケット(アンテナ側)の中央にピンが出ていて、メスのソケット(ドローン/ゴーグル側)の中央には、それを受ける穴が開いています。
RP-SMAコネクタ
RP-SMA antenna connector
オスのソケット(アンテナ側)の中央に穴が開いており、メスのソケット(ドローン/ゴーグル側)の中央にピンが出ています。
U.FL ( IPEX / IPX ) コネクタ
U.FL ( IPEX / IPX ) antenna connector
SMA, RP-SMAと比べると非常に小さく、強度もないため、何度も抜き差しするのには向きません。 小型のTiny Whoopで、ボード上に直接アンテナを取り付けるときによく使用されます。
MMCX コネクタ
MMCX connector
主に高級イヤホンの、ケーブルとの接続で使用されます。