Trong hệ thống phức tạp của máy bay không người lái, ăng-ten hoạt động giống như 'các đầu dây thần kinh' của nó, đảm nhận các chức năng cốt lõi là thu và truyền tín hiệu. Tần số được ăng-ten sử dụng là thông số chính xác định trực tiếp chất lượng liên lạc, khoảng cách truyền và các tình huống áp dụng của máy bay không người lái. Với sự thâm nhập sâu rộng của công nghệ máy bay không người lái vào các lĩnh vực như giải trí tiêu dùng, khảo sát và lập bản đồ công nghiệp cũng như cứu hộ khẩn cấp, các yêu cầu nhiệm vụ đa dạng đã tạo ra việc sử dụng nhiều tần số một cách tinh tế. Sau đây là phân tích có hệ thống về tần số phổ biến của ăng-ten máy bay không người lái và đặc tính kỹ thuật của chúng.
I. Dải tần 840,5-845 MHz
Dải tần này đóng vai trò là lõi cho liên kết điều khiển từ xa đường lên của máy bay không người lái dân dụng. Trong số đó, dải tần 841-845 MHz có thể tích hợp cả chức năng điều khiển từ xa đường lên và đo từ xa đường xuống thông qua công nghệ ghép kênh phân chia theo thời gian. Về mặt truyền sóng vô tuyến, bước sóng dài hơn của nó mang lại cho tín hiệu khả năng nhiễu xạ tuyệt vời, có thể tránh được sự che chắn hiệu quả khỏi các chướng ngại vật như cây cối và các tòa nhà thấp tầng, đảm bảo sự ổn định liên lạc ở các địa hình phức tạp. Trong các ứng dụng thực tế, máy bay không người lái hoạt động ở độ cao thấp với các yêu cầu nghiêm ngặt về an toàn bay (chẳng hạn như máy bay không người lái kiểm tra nguồn điện) thường áp dụng dải tần này. Việc truyền lệnh đáng tin cậy giúp giảm nguy cơ mất kiểm soát, khiến nó đặc biệt phù hợp cho các hoạt động ở các cụm tòa nhà đô thị hoặc khu vực đồi núi.
II. Dải tần 1430-1444 MHz
Là dải tần chuyên dụng để truyền dữ liệu đường xuống của máy bay không người lái dân dụng, dải tần 1430-1444 MHz có sự phân chia chức năng tinh tế: phân đoạn 1430-1438 MHz được chỉ định để truyền video của máy bay không người lái và trực thăng của cảnh sát, đáp ứng nhu cầu truyền hình ảnh độ phân giải cao theo thời gian thực trong các hoạt động của cảnh sát do đặc tính tín hiệu ổn định của nó; phân đoạn 1438-1444 MHz phục vụ cho máy bay không người lái cấp công nghiệp, đảm nhận việc truyền tải thông tin đường xuống như thông số chuyến bay và dữ liệu khảo sát. Trong các dự án khảo sát kỹ thuật quy mô lớn, dải tần này có thể truyền dữ liệu địa hình một cách hiệu quả với độ chính xác đến từng centimet, cung cấp hỗ trợ dữ liệu hoàn chỉnh cho việc lập mô hình và phân tích tiếp theo. Hiệu suất truyền động và độ ổn định của nó đặc biệt nổi bật trong các hoạt động có độ bền lâu dài.
III. Dải tần 2.4GHz (2400-2476MHz)
Dải tần 2,4GHz đã trở thành lựa chọn phổ biến cho máy bay không người lái của người tiêu dùng do sự trưởng thành về mặt kỹ thuật và lợi thế về chi phí. Ưu điểm cốt lõi của nó như sau: chia sẻ tài nguyên băng tần với các thiết bị dân dụng như Wi-Fi và Bluetooth giúp giảm đáng kể chi phí R&D và sản xuất mô-đun truyền thông; bước sóng ngắn hơn của nó cho phép đạt được một mức độ nhiễu xạ nhất định trong môi trường đô thị, cho phép nó đối phó với những chướng ngại vật nhỏ như cây cối và cột điện thoại. Tuy nhiên, độ mở của dải tần này cũng mang lại nhược điểm đáng chú ý – những khu vực tập trung nhiều thiết bị (như địa điểm triển lãm lớn) dễ bị nhiễu điện từ, có thể làm giảm khoảng cách liên lạc tới hơn 30% hoặc thậm chí gây gián đoạn tín hiệu. Tuy nhiên, trong các tình huống như chụp ảnh trên không quy mô nhỏ và giải trí gia đình, băng tần 2,4GHz vẫn là lựa chọn tiết kiệm chi phí nhất.
IV. Dải tần 5,8 GHz (5725-5829 MHz)
Dải tần 5,8 GHz đã trở thành lựa chọn ưu tiên cho máy bay không người lái cấp chuyên nghiệp do lợi thế băng thông rộng của nó. Băng thông 104 MHz của nó có thể hỗ trợ truyền ổn định video độ phân giải cao 4K/60fps, đáp ứng nhu cầu truyền hình ảnh chất lượng cao trong các ứng dụng như chụp ảnh phim trên không và phát hiện ảnh nhiệt của đường dây điện. So với băng tần 2.4GHz, băng tần này có mật độ thiết bị thấp hơn, nhiễu điện từ giảm hơn 60%, cải thiện đáng kể độ ổn định liên lạc ở các khu vực mở. Tuy nhiên, nó có một nhược điểm rõ ràng: tính chất sóng milimet dẫn đến suy giảm tín hiệu nhanh và khoảng cách truyền giảm mạnh khi đi qua các tòa nhà lớn hoặc núi. Do đó, nó phù hợp hơn với các tình huống mở như bảo vệ mùa màng đồng bằng và tuần tra trên biển.
V. Dải tần chức năng phụ trợ
Tránh chướng ngại vật và dải tần radar
Hệ thống tránh chướng ngại vật của máy bay không người lái dân dụng chủ yếu sử dụng radar công suất vi mô dải tần 24-24,25GHz. Sóng radar trong dải tần này có thể xuyên qua các môi trường gây nhiễu như mưa, sương mù và cát, cho phép phát hiện chính xác chướng ngại vật trong phạm vi 0,5-50 mét và cung cấp dữ liệu đáng tin cậy cho các thuật toán tránh chướng ngại vật tự động. Ở các mẫu cao cấp, radar băng tần 60GHz và 77GHz được sử dụng để nâng cao độ chính xác của việc phát hiện. Ví dụ: máy đo độ cao radar NRA24 của Narey Technology có thể duy trì độ chính xác đo ± 0,02 mét ngay cả ở những địa hình phức tạp.
Dải tần số điều hướng vệ tinh
Định vị và điều hướng máy bay không người lái dựa vào tín hiệu vệ tinh đa hệ thống: các băng tần L1 (1575,42 MHz), L2 (1227,60 MHz) và L5 (1176,45 MHz) của GPS, kết hợp với các băng tần B1 (1561,098 MHz), B2 (1207,14 MHz) và B3 (1268,52 MHz) của Beidou, tạo thành một hệ thống bổ sung. Thông qua tính toán tổng hợp đa tần số, lỗi định vị có thể được kiểm soát trong phạm vi 1 mét và độ ổn định điều hướng có thể được duy trì trong các môi trường phức tạp như hẻm núi và hẻm núi đô thị.
VI. Dải tần ứng dụng đặc biệt
Dải tần 433 MHz và 915 MHz
Hai dải tần này lý tưởng cho việc truyền dữ liệu tốc độ thấp do đặc tính bước sóng dài của chúng. Mô-đun SiK Radio dựa trên giao thức MavLink có thể đạt được khả năng truyền lệnh trên phạm vi 10 km ở các địa hình phức tạp như khu vực miền núi thông qua băng tần 433 MHz/915 MHz. Các thiết bị như điều khiển từ xa DragonLink khi sử dụng dải tần này có khả năng chống nhiễu tốt hơn 50% so với các thiết bị 2.4GHz. Tuy nhiên, tốc độ truyền khoảng 100kbps giới hạn nó trong việc truyền các lệnh bay và các thông số trạng thái, khiến nó không thể truyền tín hiệu video.
Dải tần 700 MHz
Được biết đến là 'dải tần số vàng để liên lạc', 700 MHz có giá trị đặc biệt trong liên lạc khẩn cấp. Khi máy bay không người lái liên lạc khẩn cấp 5G của China Broadcasting được trang bị một trạm gốc thuộc dải tần này, nó có thể đạt được phạm vi phủ sóng tín hiệu rộng 72 km2 ở độ cao 4000 mét, với RSRP (Công suất nhận tín hiệu tham chiếu) ổn định ở -92dBm, có phạm vi phủ sóng hiệu quả hơn 2-3 lần so với các sơ đồ thông thường. Trong quá trình cứu hộ động đất, máy bay không người lái 'Wing Loong' đã nhanh chóng thiết lập mạng liên lạc tạm thời sử dụng băng tần 700 MHz, đảm bảo dịch vụ thoại và SMS thông suốt trong khu vực cứu hộ.
Dải tần tổng hợp 5G
Dải sóng milimet 26GHz, với tốc độ truyền 10Gbps, đã trở thành sóng mang cốt lõi cho hoạt động liên lạc của máy bay không người lái ở độ cao thấp. Trong các thử nghiệm tại Khu công nghiệp máy bay không người lái Yanqing Bắc Kinh, băng tần này cho phép định vị ở cấp độ centimet và tương tác dữ liệu theo thời gian thực cho 100 máy bay không người lái. Băng tần 4,9GHz khi hoạt động kết hợp sẽ giải quyết giới hạn thâm nhập của sóng milimet nhờ phạm vi phủ sóng rộng. Mạng cảm biến hợp tác do cả hai hình thành có thể đáp ứng cả nhu cầu truyền hình ảnh tốc độ cao và điều khiển đường dài, cung cấp hỗ trợ kỹ thuật cho hậu cần máy bay không người lái trong đô thị.
Dải tần số hình ảnh viễn thám
Trong phát hiện viễn thám, mỗi băng tần như Ku (12-18GHz), X (8-12GHz) và L (1-2GHz) đều có điểm mạnh: băng tần Ku phù hợp để lập bản đồ địa hình có độ phân giải cao, băng tần X có thể xuyên qua các lớp mây để thu được thông tin bề mặt và băng tần L vượt trội trong việc giám sát thảm thực vật. Hệ thống MiniSAR băng tần kép của Zhanjiang Technology (Ku+X) có thể cung cấp cả dữ liệu địa hình ở cấp độ centimet và thông tin biến dạng bề mặt thông qua phản ứng tổng hợp dữ liệu đa băng tần, cải thiện đáng kể độ chính xác của giám sát thảm họa địa chất.
Việc lựa chọn tần số máy bay không người lái về cơ bản là sự kết hợp chính xác giữa các đặc tính kỹ thuật và yêu cầu kịch bản: các dải bước sóng ngắn ưu tiên hiệu quả truyền dẫn, các dải bước sóng dài tập trung vào khả năng phủ sóng và các dải sóng milimet nhấn mạnh độ chính xác của việc phát hiện. Với sự phát triển của công nghệ 6G và băng tần terahertz, giao tiếp bằng máy bay không người lái sẽ hiện thực hóa sự cộng tác toàn tần số trong 'tích hợp không gian-không khí-mặt đất' trong tương lai, mở ra triển vọng rộng lớn hơn cho các ứng dụng công nghiệp.
