Dans le système complexe d'un drone, l'antenne agit comme ses « terminaisons nerveuses », assumant les fonctions essentielles de réception et de transmission du signal. La fréquence adoptée par l'antenne est un paramètre clé qui détermine directement la qualité de la communication, la distance de transmission et les scénarios applicables du drone. Avec la pénétration approfondie de la technologie des drones dans des domaines tels que le divertissement grand public, l'arpentage et la cartographie industrielles et le sauvetage d'urgence, diverses exigences de mission ont engendré une utilisation raffinée de plusieurs fréquences. Ce qui suit est une analyse systématique des fréquences communes des antennes de drones et de leurs caractéristiques techniques.
I. Bande de fréquence 840,5-845 MHz
Cette bande de fréquences sert de noyau à la liaison montante de télécommande des drones civils. Parmi eux, la gamme 841-845 MHz peut intégrer à la fois des fonctions de télécommande de liaison montante et de télémétrie de liaison descendante grâce à la technologie de multiplexage temporel. En termes de propagation des ondes radio, sa longueur d'onde plus longue confère au signal une excellente capacité de diffraction, qui peut efficacement éviter de se protéger des obstacles tels que les arbres et les bâtiments de faible hauteur, garantissant ainsi la stabilité de la communication sur des terrains complexes. Dans les applications pratiques, les drones opérationnels à basse altitude soumis à des exigences strictes en matière de sécurité des vols (comme les drones d'inspection de puissance) adoptent généralement cette bande de fréquences. Une transmission de commande fiable réduit le risque de perte de contrôle, ce qui la rend particulièrement adaptée aux opérations dans les zones urbaines ou les zones vallonnées.
II. Bande de fréquence 1430-1444 MHz
En tant que bande de fréquence dédiée à la transmission de données en liaison descendante des drones civils, la bande de fréquences 1 430-1 444 MHz présente une division fonctionnelle raffinée : le segment 1 430-1 438 MHz est destiné à la transmission vidéo des drones et des hélicoptères de police, répondant à la demande de transmission en temps réel d'images haute définition dans les opérations de police en raison de ses caractéristiques de signal stables ; le segment 1 438-1 444 MHz s'adresse aux drones de qualité industrielle, assurant la transmission en liaison descendante d'informations telles que les paramètres de vol et les données d'arpentage. Dans les projets d'arpentage technique à grande échelle, cette bande de fréquences peut transmettre efficacement des données de terrain avec une précision centimétrique, fournissant ainsi une prise en charge complète des données pour la modélisation et l'analyse ultérieures. L'efficacité et la stabilité de sa transmission sont particulièrement importantes dans les opérations de longue durée.
III. Bande de fréquence 2,4 GHz (2 400-2 476 MHz)
La bande de fréquences 2,4 GHz est devenue le choix principal pour les drones grand public en raison de sa maturité technique et de ses avantages en termes de coûts. Ses principaux avantages sont les suivants : le partage des ressources de bande de fréquence avec des appareils civils comme le Wi-Fi et le Bluetooth réduit considérablement les coûts de R&D et de fabrication des modules de communication ; sa longueur d'onde plus courte permet un certain degré de diffraction en milieu urbain, lui permettant de faire face à de petits obstacles tels que des arbres et des poteaux téléphoniques. Cependant, l'ouverture de cette bande de fréquences présente également des inconvénients notables : les zones à forte densité d'équipements (telles que les grands lieux d'exposition) sont sujettes aux interférences électromagnétiques, qui peuvent réduire la distance de communication de plus de 30 %, voire provoquer une interruption du signal. Néanmoins, dans des scénarios tels que la photographie aérienne à petite échelle et le divertissement à domicile, la bande de fréquences 2,4 GHz reste l'option la plus rentable.
IV. Bande de fréquence 5,8 GHz (5 725-5 829 MHz)
La bande de fréquences 5,8 GHz est devenue le choix privilégié pour les drones de qualité professionnelle en raison de son avantage en matière de haut débit. Sa bande passante de 104 MHz peut prendre en charge la transmission stable de vidéo haute définition 4K/60 ips, répondant aux besoins de transmission d'images de haute qualité dans des applications telles que la photographie aérienne cinématographique et la détection par imagerie thermique des lignes électriques. Par rapport à la bande de fréquences 2,4 GHz, cette bande présente une densité d'équipements plus faible, avec des interférences électromagnétiques réduites de plus de 60 %, améliorant considérablement la stabilité des communications dans les zones ouvertes. Cependant, il présente un inconvénient évident : la nature des ondes millimétriques entraîne une atténuation rapide du signal et la distance de transmission diminue fortement lors du passage à travers de grands bâtiments ou des montagnes. Il est donc plus adapté aux scénarios ouverts tels que la protection des cultures en plaine et les patrouilles maritimes.
V. Bandes de fréquences des fonctions auxiliaires
Bandes de fréquences d’évitement d’obstacles et de radar
Le système d’évitement d’obstacles des drones civils utilise principalement un radar à micro-puissance dans la bande de fréquences 24-24,25 GHz. Les ondes radar dans cette bande peuvent pénétrer dans les milieux interférents tels que la pluie, le brouillard et le sable, permettant une détection précise des obstacles dans un rayon de 0,5 à 50 mètres et fournissant des données fiables pour les algorithmes autonomes d'évitement d'obstacles. Dans les modèles haut de gamme, des radars à bande de fréquences 60 GHz et 77 GHz sont utilisés pour améliorer la précision de détection. Par exemple, l'altimètre radar NRA24 de Narey Technology peut maintenir une précision de mesure de ±0,02 mètres même sur des terrains complexes.
Bandes de fréquences de navigation par satellite
Le positionnement et la navigation des drones reposent sur des signaux satellite multi-systèmes : les bandes L1 (1 575,42 MHz), L2 (1 227,60 MHz) et L5 (1 176,45 MHz) du GPS, combinées aux bandes B1 (1 561,098 MHz), B2 (1 207,14 MHz) et B3 (1 268,52 MHz) de Beidou, forment un système complémentaire. Grâce au calcul de fusion multifréquence, les erreurs de positionnement peuvent être contrôlées à moins de 1 mètre et la stabilité de la navigation peut être maintenue dans des environnements complexes tels que les canyons et les canyons urbains.
VI. Bandes de fréquences pour applications spéciales
Bandes de fréquences 433 MHz et 915 MHz
Ces deux bandes de fréquences sont idéales pour la transmission de données à faible vitesse en raison de leurs caractéristiques de grande longueur d'onde. Le module SiK Radio basé sur le protocole MavLink peut réaliser une transmission de commandes sur 10 kilomètres dans des terrains complexes comme les zones montagneuses via les bandes 433 MHz/915 MHz. Les appareils tels que les télécommandes DragonLink, lorsqu'ils utilisent cette bande de fréquence, ont une capacité anti-interférence 50 % supérieure à celle des appareils 2,4 GHz. Cependant, le débit de transmission d'environ 100 kbps le limite à la transmission des commandes de vol et des paramètres d'état, le rendant incapable de transporter des signaux vidéo.
Bande de fréquence 700 MHz
Connue sous le nom de « bande de fréquence dorée pour les communications », la bande de 700 MHz possède une valeur unique dans les communications d'urgence. Lorsque le drone de communication d'urgence 5G de China Broadcasting est équipé d'une station de base de cette bande de fréquences, il peut atteindre une couverture de signal de 72 kilomètres carrés à une altitude de 4 000 mètres, avec un RSRP (puissance reçue du signal de référence) stable à -92 dBm, soit une couverture 2 à 3 fois plus efficace que les systèmes conventionnels. Lors du sauvetage suite au tremblement de terre, le drone « Wing Loong » a rapidement établi un réseau de communication temporaire utilisant la bande 700 MHz, assurant des services vocaux et SMS fluides dans la zone de sauvetage.
Bandes de fréquences de fusion 5G
La bande d'ondes millimétriques de 26 GHz, avec un taux de transmission de 10 Gbit/s, est devenue le principal support pour la communication des drones à basse altitude. Lors de tests effectués au parc industriel de drones de Yanqing à Pékin, cette bande a permis un positionnement au niveau centimétrique et une interaction de données en temps réel pour 100 drones. La bande 4,9 GHz, fonctionnant conjointement, répond à la limitation de pénétration des ondes millimétriques grâce à sa large couverture. Le réseau de détection collaboratif formé par les deux peut répondre à la fois aux besoins de transmission d'images à grande vitesse et de contrôle longue distance, en fournissant un soutien technique à la logistique urbaine des drones.
Bandes de fréquences d’imagerie de télédétection
En détection par télédétection, les bandes telles que Ku (12-18 GHz), X (8-12 GHz) et L (1-2 GHz) ont chacune leurs atouts : la bande Ku est adaptée à la cartographie du terrain à haute résolution, la bande X peut pénétrer les couches nuageuses pour obtenir des informations de surface et la bande L excelle dans la surveillance de la végétation. Le système MiniSAR bi-bande (Ku+X) de Zhanjiang Technology peut fournir à la fois des données de terrain au niveau centimétrique et des informations sur la déformation de la surface grâce à la fusion de données multi-bandes, améliorant considérablement la précision de la surveillance des catastrophes géologiques.
La sélection des fréquences des drones repose essentiellement sur une adéquation précise des caractéristiques techniques et des exigences du scénario : les bandes d’ondes courtes donnent la priorité à l’efficacité de la transmission, les bandes d’ondes longues se concentrent sur la capacité de couverture et les bandes d’ondes millimétriques mettent l’accent sur la précision de la détection. Avec le développement de la technologie 6G et des bandes térahertz, la communication des drones permettra à l'avenir de réaliser une collaboration pleine fréquence dans le cadre de « l'intégration espace-air-sol », ouvrant ainsi des perspectives plus larges pour les applications industrielles.
