Antenna Fundamentals

English

The antennas are the transducers that convert electrical signals into electromagnetic waves and vice versa. In the same way as in high fidelity audio, where the loudspeakers quality is one of the most important issues, the quality of the antennas is critical to achieve a good wireless video link.

The quality of a link depends on several factors:

  • Transmission power: The higher the power of the transmitter, the higher the received signal level for a given distance, or greater distance we can reach. In order to double the distance, we need to multiply by 4 the power of the transmitter.
  • Receiver Sensitivity: It indicates the minimum signal level needed at the receiver for proper reception.
  • Distance between transmitter and receiver: The greater the distance, the lower the level of received signal. Doubling the distance involves dividing by 4 the received signal level.
  • Noise Floor: The level of electromagnetic noise present in the transmission frequency determines the quality of the link. If the receiver picks a noise level of potency similar to that of the received signal, the reception can never be good, even with a high sensitivity.
  • Gain of transmitting antenna: The higher the gain, the highest signal level reaching the receiver. Given that the transmitter in FPV is in motion, usually the transmitting antenna is omnidirectional, with very low gain.
  • Gain of the receiving antenna: the higher the gain, the highest signal level will capture the receiver. However, the gain is directly related to the directivity of the antenna. This means that high gain antennas are very directive, which requires keeping them oriented towards the aircraft.

The reality is that in FPV most of the parameters are fixed (transmitter power, receiver sensitivity), so the right choice of antennas is the factor that can help to increase the quality or the length of the link.

The following sections explain some of the fundamental parameters that define the performance of an antenna.

Español


Las antenas son los transductores que convierten las señales eléctricas en ondas electromagnéticas, y viceversa. Del mismo modo que en el audio de alta fidelidad la calidad de los altavoces es uno de los aspectos más importantes, la calidad de las antenas es fundamental para asegurar una buen enlace de vídeo inalámbrico.

La calidad de un enlace depende de diversos factores:

  • Potencia de emisión: Cuanto mayor sea la potencia del emisor, mayor nivel de señal recibiremos para una distancia dada, o mayor distancia podremos alcanzar en el enlace. Para poder duplicar la distancia, necesitamos multiplicar por 4 la potencia del emisor.
  • Sensibilidad del receptor: Nos indica el nivel mínimo de señal que debe llegar al receptor para una correcta recepción.
  • Distancia entre emisor y receptor: A mayor distancia, menor nivel de señal recibida. Duplicar la distancia implica dividir por 4 el nivel de señal recibida.
  • Umbral de Ruido: El nivel de ruido electromagnético presente en la frecuencia de transmisión condiciona la calidad del enlace. Si el receptor capta un nivel de ruido de una potencia similar a la de la señal recibida, por muy grande que sea su sensibilidad la recepción nunca podrá ser buena.
  • Ganancia de la antena de transmisión: Cuanto mayor sea la ganancia, mayor nivel de señal llegará al receptor. Teniendo en cuenta que para FPV el emisor se encuentra en movimiento, normalmente la antena de transmisión será omnidireccional, de muy baja ganancia.
  • Ganancia de la antena de recepción: Cuanto mayor sea la ganancia, mayor nivel de señal captará el receptor. No obstante, la ganancia está directamente relacionada con la directividad de la antena, por lo que ganancias elevadas implican antenas muy directivas, que obligan a mantenerlas orientadas hacia el emisor.

La realidad es que en FPV la mayoría de los parámetros son fijos (potencia de emisión, sensibilidad del receptor), por lo que una elección correcta de las antenas es el factor que más puede ayudar a aumentar la calidad o la distancia del enlace.

En los siguientes apartados explicaremos algunos de los parámetros fundamentales que definen el rendimiento de una antena.