Fréquences vidéo, les explications

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Hatem91
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Fréquences vidéo, les explications

Messagepar Hatem91 » 07 Aoû 2015, 20:03

Un excellent article publié sur helicomicro

Avant, les émetteurs vidéo analogiques utilisés pour les vols en immersion devaient émettre le plus fort possible pour porter le plus loin possible. Mais ça, c’était avant. Parce qu’avant, on volait la plupart du temps seul, d’une part, et sans prêter attention à la règlementation d’autre part. Désormais, les conditions de vol ont changé pour la plupart d’entre nous : les vols s’opèrent souvent à plusieurs simultanément. Ce post est un peu plus technique que d’habitude. Va falloir vous accrocher un peu – mais ça en vaut la peine…

Vingt-cinq…

La plupart des utilisateurs savent désormais que la puissance des émetteurs en 5,8 GHz est limitée à 25 mW. Les constructeurs des solutions vidéo ont également compris qu’il était indispensable de proposer des solutions capables de limiter leurs émissions sur des fréquences sans déborder sur d’autres, et d’espacer suffisamment ces fréquences pour éviter de se parasiter. La course à l’armement des émetteurs vidéo a donc été freinée. Car deux émetteurs de trop forte puissance se brouillent mutuellement. Mais ce n’est pas tout, nous allons le voir. Comprendre les phénomènes radio est difficile, j’ai fait appel à un artisan français de Haute-Savoie œuvrant dans le domaine des transmissions radio fréquences et plus particulièrement dans les antennes à polarisation circulaire. IL s’agit de Jérôme Meynet, de La Fabrique Circulaire. Il a accepté d’intervenir et de nous éclairer en veillant à ne pas aller trop loin dans les détails pour que ses explications restent abordables…

Les explications…

La transmission d’un flux vidéo en temps réel utilise le plus souvent la technologie 5,8 GHz. C’est un abus de langage puisque cela voudrait dire que seule la fréquence 5800 MHz (5,8 GHz) est employée. Or les systèmes fonctionnent dans une plage de fréquences entre 5645 et 5945 MHz. On devrait donc dire la technologie 5,6 à 5,9 GHz… Comment ça fonctionne ? L’émetteur diffuse le flux vidéo sur une fréquence déterminée, par exemple 5745 MHz. Le récepteur vidéo doit être calé sur la même fréquence pour recevoir le flux. S’il est positionné sur une fréquence différente, il ne recevra pas de signal. Sauf si cette fréquence se trouve très proche, de l’ordre de quelques mégahertz. Si le récepteur est en 5740, il est probable qu’il reçoive une image utilisable, mais dégradée. S’il est plus éloigné, en 5733 par exemple, il n’obtient que de la neige avec quelques vagues images difficilement exploitables. Et parfois des images parasites, fantômes, qui viennent se superposer à la bonne image.

Jérome Meynet : Pour mieux comprendre les raisons de ces échos parasites, pensez aux bips successifs d’un téléphone mobile que l’on entend dans les enceintes de la voiture. Ces bips matérialisent les trains d’impulsions. Théoriquement, les deux appareils ne devraient pas entrer en conflit, puisque la bande radio FM va de 87,5 MHz à 108 MHz, alors que les téléphones mobiles émettent autour de 900 MHz et 1800 MHz. Ce qui se passe, c’est que le récepteur FM est saturé par une trop grande puissance émise à proximité. Le téléphone, lorsqu’il cherche son relais, émet fort pendant quelques secondes, puis sa puissance retombe. Il suffit d’éloigner le mobile du poste radio pour que le phénomène disparaisse. C’est exactement la même chose avec les émetteurs 5,8 GHz.
Cela signifie qu’il est préférable d’adopter des émetteurs vidéo à faible puissance d’émission. Les 25 mW autorisés par la loi sont parfaits ! Il est techniquement possible d’aller jusqu’à 200 mW, mais dépasser cette puissance est un handicap quand il y a plusieurs pilotes simultanément. Les émetteurs en 600 mW et plus ? Ils sont à proscrire à moins de voler seul (et hors d’Europe). Cela signifie aussi qu’il est indispensable de tenir les émetteurs et les récepteurs à bonne distance les uns des autres. 10 mètres au moins est fortement conseillé.

Oui mais…

Jérôme Meynet : Il y a un autre phénomène qui vient se greffer, celui des images fantômes que l’on doit aux harmoniques. Pour faire simple, la technologie utilisée dans les récepteurs vidéo provoque des harmoniques. Elles se manifestent autour de 190 MHz et 240 MHz d’écart entre les fréquences. Il y en a d’autres 160 et 290 MHz, d’ailleurs, même si les effets des harmoniques sont moins prononcés. On ne risque de les ressentir que lorsque l’émetteur et le récepteur sont très proches l’un de l’autre.
C’est sans doute la raison pour laquelle les constructeurs ont opté pour des plages de fréquences d’amplitudes limitées. Ils ont pour la plupart choisi d’émettre sur leurs propres fréquences en 5,8 GHz. On dénombre 4 plages principales, ou bandes, notées A, B, E (ou C) et F. La A, la B et la E (ou C) sont dites “Boscam”, la F « ImmersionRC / Fat Shark ». La bande A, par exemple, va de 5725 à 5865 MHz, soit 140 MHz. La bande F va de 5740 à 5880 MHz, soit 140 MHz aussi. La bande B va de 5733 à 5866 MHz, soit 133 MHz.

Les écarts de fréquences…

La plage A commence par la fréquence 5725 MHz, puis 5745, 5765. Vous l’aurez compris, chaque fréquence est espacée d’une autre de 20 MHz. Même principe pour les plages E et F. Sur la plage B, l’espacement est de 19 MHz seulement. Dans la pratique, utiliser deux émetteurs avec seulement 20 MHz d’écart entre les fréquences est l’assurance de parasites pénibles.

Jérôme Meynet : Contrairement à ce qu’on pourrait imaginer, ce ne sont pas vraiment les émetteurs qui bavent qui sont à l’origine du problème. Le vrai souci réside dans le récepteur ! Et plus particulièrement dans son « SAW filter ». C’est l’outil qui permet de réduire la bande passante sur une fréquence donnée, de manière « propre ». En théorie, si les récepteurs étaient équipés de « SAW Filters » très performants, on pourrait espacer la fréquence de chaque pilote de 12 MHz seulement. Mais les récepteurs produits par les constructeurs ne sont pas à la hauteur, c’est pourquoi il faut augmenter cet écart, de 35 à 40 MHz.
C’est la solution technologique choisie par ImmersionRC avec ses nouveaux émetteurs et récepteurs destinés aux vols à plusieurs (et donc à la compétition), les fameux Race Band. La première fréquence Race Band est en 5658 MHz, la suivante en 5695 MHz. L’écart est de donc de 37 MHz. Les autres fréquences Race Band sont toutes éloignées les unes des autres de 37 MHz, ce qui permet aux récepteurs de bien les capter. C’est aussi la solution adoptée par Skyzone pour son kit SKY02, avec sa caméra 3D, qui repose sur deux émetteurs. Le constructeur utilise deux fréquences distantes de 38 MHz. Nous sommes bien dans un écart de 35 à 40 MHz. Le désavantage de cette solution ? Sur les 8 fréquences proposées par les émetteurs Race Band, seules 4 sont autorisées en France, les 4 autres se trouvent hors des bornes définies par l’ARCEP comme nous allons le voir plus loin.

La réglementation en France
Nous l’avons vu, la puissance des émetteurs vidéo est limitée à 25 mW en France. C’est une décision de l’ARCEP qui fait foi et se trouve utilisée par le Code des Postes et Télécommunications électroniques. Notez que cela ne concerne que les émetteurs : les récepteurs vidéo sont passifs, ils ne souffrent par conséquent d’aucune restriction.

Jérôme Meynet : Les 25 mW de puissance peuvent étonner certains pilotes qui pensent que c’est trop peu. Mais j’ai validé (en statique) une portée de 2 kilomètres en 25 mW avec une antenne SL de 2 dB et une antenne LX LR de 12 dB. La limitation de puissance de la réglementation n’est pas un frein à la pratique multipilote, bien au contraire. Rien ne sert d’augmenter la puissance des émetteurs, c’est la sensibilité des récepteurs qu’il faut améliorer.Ainsi que la qualité des antennes, qui joue un rôle majeur en 5,8 GHz.
Même pour une course dans les bois, 25 mW suffisent ? Oui… si le matériel de réception est optimisé. Les récepteurs d’ancienne génération, c’est-à-dire la plupart des équipements du moment, affichent une sensibilité de -90 dB. C’est le cas des Boscam, ImmersionRC. Mais la nouvelle génération est annoncée supérieure à -95 dB…

Jérôme Meynet : L’amélioration de la sensibilité est le point crucial pour le futur des racers. J’ai testé l’Aomway RX004 et le RC832H de Skyzone, tous deux avec une sensibilité supérieure à -95dB. Le résultat est probant ! Il faut savoir que chaque 6dB gagné permet en théorie de doubler la distance de réception…
C’est presque le cas en passant de -90 à -95dB ! Comme le gain est logarithmique alors que la puissance est linéaire, cela signifie que 6dB équivalent à 4 fois plus de puissance. C’est-à-dire qu’avec un récepteur de nouvelle génération et un émetteur de 200 mW, on obtient les mêmes performances qu’avec un récepteur classique avec un émetteur de 800 mW. La portée accrue se traduit aussi par une meilleure réception derrière des obstacles. Notamment les arbres en forêt !
Ce n’est pas tout…
L’ARCEP a une autre prérogative sur les émetteurs vidéo en 5,8 GHz : ils ne peuvent émettre qu’entre 5725 et 5875 MHz. Cela signifie que les émetteurs qui fonctionnent sur la bande E (de 5645 à 5705 MHz et de 5885 à 5945 MHz) ne sont pas autorisés à l’usage en France. De la même manière, la fréquence la plus haute de la bande F (5917 MHz), n’est pas d’un usage autorisé. Idem pour Race Band : les fréquences 5658, 5695, 5880 et 5917 MHZ ne sont pas autorisées. Notez bien la subtilité de la formulation : la détention, l’achat et la vente d’un émetteur hors normes (c’est à dire de puissance inappropriée et hors des plages autorisées) sont permis en France, mais l’usage est interdit. Ceci est par ailleurs valable dans la plupart des pays européens. Il y a moyen d’obtenir des dérogations en France auprès de l’ARCEP, mais elles n’ont jusqu’à présent été accordées que sur des événements ponctuels.

Mais alors…

Pour voler à plusieurs en immersion, la solution, c’est donc d’adopter les émetteurs et les récepteurs de marque ImmersionRC ? Oui, bien sûr, le matériel Race Band est très efficace, les courses FPV Race 28 et FPV Weekender l’ont prouvé. Mais il a un inconvénient : les fréquences utilisées sont différentes de celles des émetteurs classiques. Cela signifie qu’il faut aussi investir dans de nouveaux récepteurs vidéo, compatibles Race Band. Les récepteurs 8 ou 32 canaux classiques ne conviennent plus ! Pour être plus exact, il est possible de capter le flux sur les fréquences Race Band avec d’anciens récepteurs. Mais comme il y a toujours quelques MHz d’écart (sauf sur la fréquence 5880 déjà employée par les précédents récepteurs ImmersionRC et les modèles 32 canaux d’autres marques), l’image est de qualité médiocre. La solution ?

Faut-il donc renouveler toute sa garde-robe d’émetteurs et de récepteurs vidéo pour profiter de Race Band ? Si vous voulez faire simple : oui. Mais il y a une alternative à la solution Race Band. Il est possible de séparer les fréquences des pilotes qui volent simultanément avec des émetteurs classiques, au prix d’une petite gymnastique. Le principe est d’espacer chaque émetteur de 35 à 40 Mhz.

Jérôme Meynet : L’une des solutions, que j’ai expérimentée avec succès, consiste à utiliser 4 fréquences de la bande B sur les 8 disponibles, en respectant un écart de 38 MHz entre chaque. Par exemple la B1, B3, B5, B7 qui correspondent aux fréquences 5733, 5771, 5809 et 5847. Cela permet à 4 pilotes d’évoluer en même temps. Pour passer à 5 pilotes ou 6 pilotes, on peut ajouter par exemple des fréquences de la bande E, là encore en veillant à conserver un écart de 35 à 40 MHz. Par exemple, on peut ajouter les fréquences E1 et E5 (5705 et 5885 MHz). Cette méthode s’apparente beaucoup au Race Band d’ImmersionRC.
Notez que les fréquences de la bande E ne sont pas autorisées en France. Attention, vouloir séparer les fréquences de 35 à 40 MHz peut aboutir à un écart total qui approche les 190 MHz ou 240 MHz. Or, souvenez-vous, c’est dans ce cas que se manifestent les images fantômes dues aux harmoniques. Donc il convient d’éloigner les émetteurs des récepteurs (de 10 mètres au moins) pour en diminuer l’influence si on vole à plus de 4 en même temps. Il est conseillé de vérifier qu’il n’y a pas un écart de 190 ou de 240 MHz entre deux fréquences, plus ou moins 20 MHz. Un exemple ? Evitez d’utiliser simultanément la fréquence B8 (5866 MHz) et la E3 (5665 MHz). Soit 201 MHz d’écart : c’est trop proche de 190 MHz, les harmoniques risquent de se manifester !

Les conseils de Jérôme Meynet

Il y a plusieurs règles à respecter pour voler à plusieurs sans souffrir d’interférences pénibles. Elles découlent de toutes les observations qui ont été faites. Plus vous les respectez, plus vous aurez de chances de réussir votre installation multipilote. Dans le meilleur des mondes, tous les pilotes doivent passer un peu de temps à choisir leur fréquence, et la tester en présence des autres. C’est un peu long et fastidieux. Mais une fois ces réglages faits et que tout fonctionne, on ne touche plus à rien. A la prochaine séance de vol, tout sera déjà prêt, les vols pourront commencer sans attendre. Evidemment, c’est plus facile à dire qu’à faire…

Règle 1. Il ne faut pas dépasser une puissance d’émission de 200 mW. Sachant que 25 mW suffisent amplement pour la plupart des situations de courses en immersion.
Règle 2. Il faut veiller à ce que les émetteurs et les récepteurs soient toujours éloignés de 10 mètres au moins. Cette règle n’a l’air de rien, mais la suivre à la lettre est in-dis-pen-sable !
Règle 3. Il faut respecter un écart de 35 à 40 MHz entre les fréquences de chaque pilote.
Règle 4. Il faut éviter, autant que possible, un écart de 190 MHz ou 240 MHz entre deux fréquences pour se prémunir des harmoniques.
Règle 5. Il faut privilégier un récepteur à haute sensibilité si on vole avec des émetteurs de 25 mW.
Pour respecter la règle 1, c’est simple, il faut bien choisir son émetteur vidéo en évitant de se laisser aller à la surenchère des puissances. « Less is more » !
Pour respecter la règle 2, il faut séparer la zone des pilotes et celle du décollage des racers, d’au moins 10 mètres (cette distance peut descendre à 5 mètres si on ne vole qu’à 3 ou 4). Ce qui sous-entend qu’on ne décolle et qu’on n’atterrit jamais à côté de soi ou d’un autre pilote. Cela implique qu’il est impératif d’allumer les émetteurs vidéo sur la zone de décollage, et là uniquement. Surtout si d’autres pilotes sont déjà en vol. A vrai dire, il est important de prendre l’habitude de ne jamais allumer un émetteur quand d’autres sont en vol. La règle 2 signifie aussi qu’il faut toujours éteindre l’émetteur vidéo quand on revient de la zone de décollage avec son racer. On oublie facilement ces règles de base pendant une longue séance de vols en immersion, surtout lorsque tout se passe bien. Mais il suffit d’une erreur d’inattention pour mettre des pilotes en difficulté. La meilleure situation pour des pilotes avec des antennes omnidirectionnelles, c’est… au milieu du parcours. Pour des raisons de sécurité, il est préférable de situer la zone des pilotes à l’extérieur du parcours. Mais dans ce cas, il est préférable d’adopter des antennes directionnelles à fort gain, et de s’assurer qu’elles couvrent l’intégralité du tracé.

Pour respecter la règle 3, La Fabrique Circulaire et Helicomicro vous proposent une fiche à imprimer, qui simplifie la visualisation des écarts de fréquences.

frequences58ghz.jpg


Pour respecter la règle 4, la fiche à imprimer comporte une réglette à découper (en fait 2, parce qu’il y avait la place). Elle permet de mesurer simplement les écarts entre les fréquences pour éviter ceux qui sont proches de 190 et 240 MHz. Plus la puissance d’émission est forte, plus les harmoniques sont susceptibles de créer des perturbations. Mieux vaut limiter la puissance à 25 mW pour limiter les ennuis.
Pour respecter la règle 5, il faut bien étudier les fiches techniques des récepteurs vidéos, et ne pas hésiter à écarter les modèles à -90dB pour privilégier ceux à -95dB. Ce choix est crucial pour voler avec des émetteurs de 25 mW, il est moins important avec 200 mW.

Les constats de Helicomicro

Sachez que les émetteurs vidéo émettent plus fort dans les 2 à 3 premières minutes après avoir été allumés. La puissance (mesurée à la base de l’antenne) d’un émetteur de 200 mW peut atteindre 300 mW dans les premières minutes, puis elle redescend. Parfois au-dessus de 200 mW, parfois en-dessous. Tout dépend du modèle d’émetteur et de sa marque, chacun d’entre eux se comporte de manière différente. Les émetteurs que nous avons testés sur Helicomicro ont été passés au test de puissance, avec un document récapitulant les résultats à consulter ici. Sachez que la puissance constatée sur tous les émetteurs suit une logique invariable (sauf pour les modèles d’ImmersionRC) : plus la fréquence est basse, plus la puissance est élevée. Un émetteur Boscam TS353 donné à 400 mW sur la fréquence 5705 émet à 425 mW. Sur la fréquence 5945, il émet à 362 mW. Conclusion ? Plus la fréquence est basse, plus la puissance de l’émetteur est élevée. Qui plus est, plus la fréquence est basse, plus elle porte loin et à travers des obstacles. A savoir si vous voulez tirer le meilleur parti d’un émetteur.

La Fabrique Circulaire !
Tous nos remerciements vont à Jérôme Meynet, de la Fabrique Circulaire, pour ses explications et ses conseils qui n’ont pas été superflus pour comprendre un peu les subtilités des ondes radio en 5,8 GHz. Cette société basée en Haute Savoie est spécialiste des antennes haute performance à polarisation circulaire destinées à améliorer la qualité des connexions radio. Des musts pour mieux profiter des vols en immersion.

La fiche, mode d’emploi

La fiche sert à vérifier que les règles 3 et 4 sont respectées. Il faut un écart de 35 à 40 MHz entre deux fréquences, et il faut éviter les écarts de 190 et 240 MHz. Les bandes grises correspondent aux fréquences Race Band, à titre indicatif. Mais vous n’êtes évidemment pas obligé de vous caler sur ces fréquences.
Exemple 1 :
Lucien a choisi d’émettre en B7 (5846 MHz), ce qui signifie que Gaston peut être en B5 (5809 MHz) ou Race Band 5 (5806 MHz). La réglette permet de le vérifier. Mais un rapide calcul mental mène au même résultat, bien sûr.
exemple1-600
Exemple 2 :
Gaston a choisi d’être en B5 (5809 MHz), Norbert peut donc choisir B3 (5771 MHz) ou Race Band 4 (5769 MHz).
exemple2-600
Exemple 3 :
Duncan a voulu émettre en E6 (5905 MHz). Cela signifie que Lee a tout intérêt à ne pas être en E3 (5665 MHz), ni en E1 (5705 MHz), sous peine de subir des harmoniques. Il peut choisir une autre fréquence entre 5865 MHz (5905 – 40) et 5735 MHz (5905 – 190 + 20).
exemple3-600
Exemple 5 :
Duncan a finalement choisi d’émettre en E7 (5925 MHz). Xena, qui est en B1 (5733 MHz) a tout intérêt à changer de fréquence. Elle doit éviter les fréquences A1, A2, B1, B2, F1 et RB3. John, qui est en RB2 (5695 MHz) doit aussi changer sous peine d’expérimenter des parasites. Il doit éviter les fréquences E2 et RB2.
exemple4-600
Exemple 6 :
Lucien, Gaston et Xena émettent en Race Band, RB3, RB5 et RB6. Norbert vient se joindre à eux, mais il n’est pas équipé Race Band. Il a le choix d’émettre en A3 (5765 MHz) ou B3 (5771 MHz) sans les perturber.
exemple5-600
Note : il existe plusieurs autres combinaisons pour les 6 exemples, ils ne sont donnés qu’à titre d’exemple. L’important ? C’est de passer un peu de temps sur le terrain, tous les pilotes ensemble, pour obtenir un environnement vidéo qui fonctionne correctement...
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Re: Fréquences vidéo, les explications

Messagepar robby one » 07 Aoû 2015, 20:19

C'est du lourd punaise :cote:
Je lirai ça ce soir.
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Re: Fréquences vidéo, les explications

Messagepar Hatem91 » 07 Aoû 2015, 20:42

Ah oui un article vraiment magnifique pour pouvoir voler à plusieurs apero
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Re: Fréquences vidéo, les explications

Messagepar La Fouine » 08 Aoû 2015, 12:21

Joli Hatem91, merci pour ce retour c'est sacrément intéressant :ghee:

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Re: Fréquences vidéo, les explications

Messagepar koffi78 » 10 Aoû 2015, 04:11

Merci hatem et jérome, théorie et pratique, ça marche nickel sur le terrain :super:
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Re: Fréquences vidéo, les explications

Messagepar Allen » 27 Avr 2016, 18:42

Excellent article que je déterre pour poser les questions de noob qu'il me reste après lecture de ceci.

Que signifie le "diversity" sur certains modèles (comme le FR632 par exemple), pourquoi dispose t'il d'une sortie spéciale diversity AV out ?

Etonnant, comme l'article ci dessous va à l'encontre d'un conseil d'un collègue sur l'émetteur à acquérir, alors qu'il est pourtant qqu'un de raisonnable, soucieux de ne pas gêner autrui, et qu'il utilise son matos en environnement "multi pilote" qu'est un terrain d'aéromodélisme... A savoir , conseiller un émetteur 600mW (en Belgique) : ImmersionRC 600mW 5.8GHz AV Transmitter for FatShark.

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Re: Fréquences vidéo, les explications

Messagepar Hatem91 » 27 Avr 2016, 22:44

Alors un récepteur dit diversity c'est un répceteur qui a plusieurs récepteur dedans donc plusieurs antennes.

La plupart des modèles en ont 2 certrains 4 (mais rares).

Le but du jeu est de pouvoir monter plusieurs types d'antennes selon le profil du spot de vol.

Le récepteur va donc tirer le meilleur signal automatiquement ; il basculera sur l'antenne ayant la meilleur réception.

Conseiller un vtx de 600mw c'est pas judicieux pour plusieurs raisons :
- Tu ne pourras voler avec plusieurs personnes ; trop de risques de brouillage
- Tu auras une portée vidéo bien supérieur à ta portée radio (une radio émet a 100mw).
- la législation impose un max légal de 20mw.

Voler en 25 mw avec de bonnes antennes cela fonctionne déjà très bien !
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