Nel complesso sistema di un drone, l'antenna agisce come le sue 'terminazioni nervose', svolgendo le funzioni principali di ricezione e trasmissione del segnale. La frequenza adottata dall'antenna è un parametro chiave che determina direttamente la qualità della comunicazione, la distanza di trasmissione e gli scenari applicabili del drone. Con la penetrazione approfondita della tecnologia dei droni in campi quali l’intrattenimento dei consumatori, il rilevamento e la mappatura industriale e il salvataggio di emergenza, diversi requisiti di missione hanno dato vita all’uso raffinato di frequenze multiple. Quella che segue è un'analisi sistematica delle frequenze comuni delle antenne per droni e delle loro caratteristiche tecniche.
I. Banda di frequenza 840,5-845 MHz
Questa banda di frequenza funge da nucleo per il collegamento di controllo remoto uplink dei droni civili. Tra questi, la gamma 841-845 MHz può integrare sia funzioni di controllo remoto in uplink che di telemetria in downlink attraverso la tecnologia multiplexing a divisione di tempo. In termini di propagazione delle onde radio, la sua lunghezza d'onda maggiore conferisce al segnale un'eccellente capacità di diffrazione, che può efficacemente evitare la schermatura da ostacoli come alberi ed edifici bassi, garantendo stabilità di comunicazione su terreni complessi. Nelle applicazioni pratiche, i droni operativi a bassa quota con severi requisiti di sicurezza di volo (come i droni per l’ispezione della potenza) adottano generalmente questa banda di frequenza. L'affidabile trasmissione dei comandi riduce il rischio di perdita di controllo, rendendolo particolarmente adatto per operazioni in complessi edilizi urbani o aree collinari.
II. Banda di frequenza 1430-1444 MHz
Come banda di frequenza dedicata per la trasmissione dati in downlink di droni civili, la banda di frequenza 1430-1444 MHz presenta una raffinata divisione funzionale: il segmento 1430-1438 MHz è designato per la trasmissione video di droni ed elicotteri della polizia, soddisfacendo la richiesta di trasmissione in tempo reale di immagini ad alta definizione nelle operazioni di polizia grazie alle sue caratteristiche di segnale stabile; il segmento 1438-1444 MHz si rivolge ai droni di livello industriale, effettuando la trasmissione in downlink di informazioni come parametri di volo e dati di rilevamento. Nei progetti di rilevamento ingegneristico su larga scala, questa banda di frequenza può trasmettere in modo efficiente i dati del terreno con precisione a livello centimetrico, fornendo un supporto dati completo per la successiva modellazione e analisi. L'efficienza e la stabilità della trasmissione sono particolarmente importanti nelle operazioni di lunga durata.
III. Banda di frequenza 2,4 GHz (2400-2476 MHz)
La banda di frequenza da 2,4 GHz è diventata la scelta principale per i droni consumer grazie alla sua maturità tecnica e ai vantaggi in termini di costi. I suoi principali vantaggi sono i seguenti: la condivisione delle risorse della banda di frequenza con dispositivi civili come Wi-Fi e Bluetooth riduce significativamente i costi di ricerca e sviluppo e di produzione dei moduli di comunicazione; la sua lunghezza d'onda più corta consente un certo grado di diffrazione negli ambienti urbani, permettendogli di far fronte a piccoli ostacoli come alberi e pali del telefono. Tuttavia, l’apertura di questa banda di frequenza comporta anche notevoli inconvenienti: le aree ad alta densità di apparecchiature (come le grandi sedi espositive) sono soggette a interferenze elettromagnetiche, che possono ridurre la distanza di comunicazione di oltre il 30% o addirittura causare l’interruzione del segnale. Tuttavia, in scenari come la fotografia aerea su piccola scala e l’intrattenimento domestico, la banda di frequenza da 2,4 GHz rimane l’opzione più conveniente.
IV. Banda di frequenza 5,8 GHz (5725-5829 MHz)
La banda di frequenza da 5,8 GHz è diventata la scelta preferita per i droni di livello professionale grazie al suo vantaggio della banda larga. La sua larghezza di banda di 104 MHz può supportare la trasmissione stabile di video ad alta definizione 4K/60 fps, soddisfacendo le esigenze di trasmissione di immagini di alta qualità in applicazioni come la fotografia aerea su pellicola e il rilevamento di immagini termiche delle linee elettriche. Rispetto alla banda di frequenza da 2,4 GHz, questa banda ha una densità di apparecchiature inferiore, con interferenze elettromagnetiche ridotte di oltre il 60%, migliorando significativamente la stabilità della comunicazione in aree aperte. Presenta però un evidente inconveniente: la natura delle onde millimetriche porta ad una rapida attenuazione del segnale e la distanza di trasmissione diminuisce bruscamente quando si attraversano grandi edifici o montagne. Pertanto, è più adatto a scenari aperti come la protezione delle colture di pianura e il pattugliamento marittimo.
V. Bande di frequenza delle funzioni ausiliarie
Evitamento degli ostacoli e bande di frequenza radar
Il sistema di evitamento degli ostacoli dei droni civili utilizza principalmente radar a micropotenza con banda di frequenza 24-24,25 GHz. Le onde radar in questa banda possono penetrare mezzi interferenti come pioggia, nebbia e sabbia, consentendo il rilevamento accurato di ostacoli entro 0,5-50 metri e fornendo dati affidabili per algoritmi autonomi di evitamento degli ostacoli. Nei modelli di fascia alta, vengono utilizzati radar con banda di frequenza da 60 GHz e 77 GHz per migliorare la precisione del rilevamento. Ad esempio, l'altimetro radar NRA24 di Narey Technology può mantenere una precisione di misurazione di ±0,02 metri anche su terreni complessi.
Bande di frequenza per la navigazione satellitare
Il posizionamento e la navigazione dei droni si basano su segnali satellitari multisistema: le bande L1 (1575,42 MHz), L2 (1227,60 MHz) e L5 (1176,45 MHz) del GPS, combinate con le bande B1 (1561,098 MHz), B2 (1207,14 MHz) e B3 (1268,52 MHz) di Beidou, formano un sistema complementare. Attraverso il calcolo della fusione multifrequenza, gli errori di posizionamento possono essere controllati entro 1 metro e la stabilità della navigazione può essere mantenuta in ambienti complessi come canyon e canyon urbani.
VI. Bande di frequenza per applicazioni speciali
Bande di frequenza 433 MHz e 915 MHz
Queste due bande di frequenza sono ideali per la trasmissione dati a bassa velocità grazie alle loro caratteristiche di lunga lunghezza d'onda. Il modulo radio SiK basato sul protocollo MavLink può raggiungere la trasmissione dei comandi su 10 chilometri in terreni complessi come le aree montuose tramite le bande 433 MHz/915 MHz. Dispositivi come i telecomandi DragonLink, quando utilizzano questa banda di frequenza, hanno una capacità anti-interferenza migliore del 50% rispetto ai dispositivi a 2,4 GHz. Tuttavia, la velocità di trasmissione di circa 100 kbps lo limita alla trasmissione di comandi di volo e parametri di stato, rendendolo incapace di trasportare segnali video.
Banda di frequenza 700 MHz
Conosciuta come la 'banda di frequenza d'oro per la comunicazione', 700 MHz ha un valore unico nelle comunicazioni di emergenza. Quando il drone per comunicazioni di emergenza 5G di China Broadcasting è dotato di una stazione base di questa banda di frequenza, può raggiungere una copertura del segnale di 72 chilometri quadrati a un'altitudine di 4000 metri, con RSRP (potenza di segnale ricevuto di riferimento) stabile a -92 dBm, che è 2-3 volte più efficiente nella copertura rispetto agli schemi convenzionali. Durante il soccorso in caso di terremoto, il drone 'Wing Loong' ha rapidamente stabilito una rete di comunicazione temporanea utilizzando la banda da 700 MHz, garantendo servizi vocali e SMS fluidi nell'area di soccorso.
Bande di frequenza di fusione 5G
La banda delle onde millimetriche da 26 GHz, con una velocità di trasmissione di 10 Gbps, è diventata il vettore principale per la comunicazione dei droni a bassa quota. Nei test presso il parco industriale dei droni Yanqing di Pechino, questa banda ha consentito il posizionamento a livello centimetrico e l’interazione dei dati in tempo reale per 100 droni. La banda da 4,9 GHz, lavorando insieme, affronta la limitazione della penetrazione delle onde millimetriche con la sua ampia copertura. La rete di rilevamento collaborativo formata dai due può soddisfare sia le esigenze di trasmissione di immagini ad alta velocità che di controllo a lunga distanza, fornendo supporto tecnico per la logistica dei droni urbani.
Bande di frequenza per immagini di telerilevamento
Nel rilevamento del telerilevamento, bande come Ku (12-18GHz), X (8-12GHz) e L (1-2GHz) hanno ciascuna i loro punti di forza: la banda Ku è adatta per la mappatura del terreno ad alta risoluzione, la banda X può penetrare negli strati nuvolosi per ottenere informazioni sulla superficie e la banda L eccelle nel monitoraggio della vegetazione. Il sistema MiniSAR dual-band di Zhanjiang Technology (Ku+X) può fornire sia dati del terreno a livello centimetrico che informazioni sulla deformazione superficiale attraverso la fusione dei dati multi-banda, migliorando significativamente la precisione del monitoraggio dei disastri geologici.
La selezione delle frequenze dei droni è essenzialmente una corrispondenza accurata delle caratteristiche tecniche e dei requisiti dello scenario: le bande a lunghezza d’onda corta danno priorità all’efficienza di trasmissione, le bande a lunghezza d’onda lunga si concentrano sulla capacità di copertura e le bande a onda millimetrica enfatizzano la precisione di rilevamento. Con lo sviluppo della tecnologia 6G e delle bande terahertz, in futuro la comunicazione dei droni realizzerà una collaborazione a piena frequenza nell''integrazione spazio-aria-terra', aprendo prospettive più ampie per le applicazioni industriali.
