Les antennes

Vaste sujet que le changement des antennes de la radio-commande, certains ne cherchent qu'une augmentation de portée, mais elles servent également au retour vidéo sur la tablette. Et lorsqu'on fait une vidéo ou de la photo, avoir un retour vidéo fiable alors que l'on filme avec un rideau d'arbres qui font écran, cela peut être utile.

La RC gère également la fonction RTH (Retour To Home) en cas de perte de signal, le fait de changer les antennes peut agir aussi sur cette fonction. Nous allons faire un test pratique de portée et de retour vidéo avec quelques solutions simples pour se rendre compte des différences et voir comment se comporte le RTH dans les différents cas.

Antennes DJI d'origine

Les RC sont livrées avec des antennes Wifi multidirectionnelles émettant dans la bande 2.4GHz~2.483GHz et d'une puissance de 2dBi, qui ont pour avantage de ne pas avoir à diriger systématiquement la RC vers le drone. Étant donné qu'elles envoient des ondes en cloche, il est même possible de diriger le Phantom dos au pilote, même si ceci n'est pas conseillé.

D'après la description commerciale en ce qui concerne l'Europe, la portée maximum en terrain dégagé et sans interférences parasites, peut atteindre 3.5 km. Nous allons voir en pratique ce qu'il en est.

En pratique avec un vol à la limite autorisée (150 m) le signal vidéo à présenté des fluctuations aux alentours de 700m et la perte de contrôle survient à 1000m. Aucun problème lors du RTH.

Antennes type Winsurfer

C'est une solution facile à mettre en œuvre, ce sont juste des paraboles métalliques qui viennent se glisser dans les antennes d'origine. Très faciles à mettre en place et à retirer, leur rôle consiste à focaliser le signal radio vers le drone, les rayons émis vers l'arrière des antennes sont eux aussi dirigés vers l'avant. Attention vos antennes sont désormais directionnelles et il est nécessaire de diriger la RC vers le drone pour que celui-ci capte les ondes. Pas de vol de dos et attention lorsqu'il passe à la verticale, il faudra orienter la RC vers lui. Le modèle présenté est repliable sur lui même pour faciliter le rangement et le transport dans un sac. Rien à démonter ou souder, il suffit juste de les enfiler sur les antennes. Le gain est difficile à apprécier, seul un test permet de voir si un quelconque bénéfice est à espérer.

Dans les mêmes conditions que ci-dessus, le signal vidéo ainsi que le contrôle sont perdus aux alentour de 1500 à 2000m. On arrive donc à doubler la distance et incontestablement le retour vidéo est plus stable. Il faut cependant bien rester dans l'axe de votre Phantom, les antennes deviennent directionnelles. Quelques frayeurs lors du RTH, la RC n'étant pas dirigée vers le drone, de longues minutes de pesant silence avant de voir réapparaitre sur l'écran l'image, le retour de la connexion et quelques instants plus tard le vrombissement familier de l'engin (pfouittt... sourires). C'est dans des moments comme cela que l'on est content d'avoir installé un tracker sur sa bête !

Sur le compte rendu HealthyDrones, la perte de connexion se fait à 4:27min et n'est récupérée qu'à 8:13min en raison d'une mauvaise orientation de la RC, attendre 4 minutes sans savoir si le drone à fait un RTH, c'est chaud ! Mais on voit qu'il l'a fait automatiquement à 1992m comme promis par DJI en cas de perte de connexion.

Antennes type Argtek

Elles se présentent comme un gros rectangle ce qui donne effectivement un look d'oreille de Mickey à votre RC. Pour les installer, il va falloir démonter la radio-commande et faire quelques modifications qui bien sur entrainent une perte de la garantie de votre RC (il sera possible cependant de remettre en place les antennes d'origine).
Se sont des antennes directionnelles émettant dans la bande 2.4GHz~2.591GHz et d'une puissance de 7dBi. En pratique ça veut dire quoi ? 
Elles sont livrées en kit pour le Phantom 4, le Phantom 3 ou Inspire, dans ce dernier cas il faut connecter les 2 antennes, plus une 3ème qui est omnidirectionnelle. Dans le cas du P4 ou P3 il ne faut brancher que les 2 antennes qui vont offrir un gain de puissance mais resteront directionnelles, ce qui veut dire qu'il est nécessaire de diriger la RC vers le drone pour que celui-ci reste dans le cône de réception des antennes, pas question de le faire voler de dos, et attention lorsqu'il est à la verticale. Par ailleurs, pour profiter de l'étendue de la bande, il est possible également de patcher un fichier dans le programme de DJI Go pour ouvrir d'autres bandes de fréquences. Hormis le fait de l'illégalité de la chose, ce patch est dépendant des mises à jour du logiciel, nous ne le ferons donc pas.
Des vidéos sur Internet permettent de constater une portée comprise entre 3 km et 5 km sans perte de retour vidéo, ni déconnexion, il faut cependant rester dans l'axe du Phantom.

Antennes Wifi double bande

Un utilisateur a constaté qu’en changeant le cordon de connexion d’antenne pour en mettre un plus épais, et en changeant les antennes, il obtenait une bien meilleure portée. La modification a eu un tel succès sur les réseaux sociaux que le vendeur d’antennes recommandé n’a pu subvenir aux commandes qui affluaient. Alors qu’il me disait n’en vendre que 15 par mois sur ebay, il venait d’avoir 40 commandes en moins de 24h. (source).
Ces antennes sont multidirectionnelles émettant dans les bandes 2.4GHz et 5GHz simultanément et d'une puissance de 5dBi. En pratique il est nécessaire également pour cette solution d'ouvrir la radio-commande pour remplacer les câbles d'antenne originaux et pouvoir visser ces antennes. Les bandes utilisées sont 2.4 et 5GHz, ici seule la bande 2.4GHz est intéressante pour le P3, par contre l'Inspire travaille sur les 2 bandes. Aucune modification n'est à apporter au logiciel DJI Go comme dans la solution précédente. De plus, étant multidirectionnelles, il est possible d'utiliser la RC comme avec les antennes d'origine, vol de dos compris (l'opérateur de dos, pas le drone !).

J'ai aussi changé les câbles, comme vous pouvez voir sur cette photo (vous pouvez l'agrandir en cliquant dessus), il y a vraiment une différence notable de diamètre par rapport aux antennes d'origine.
Attention, ces câbles ont un pas de vis un peu court, ne permettant pas de les positionner à la place de la sortie des originaux. De plus il est difficile également de les couder pour qu'ils ne soient pas génés par le bloc interne des boutons de la RC. Ceci dit, une fois le bricolage réalisé, cela reste très propre. Voici ce que cela donne en vue interne et de l'extérieur après l'installation.

Pour le passage des câbles dans la RC j'ai utilisé de la ficelle à rôtis accrochée à l'antenne d'origine avant de la sortir, la même ficelle permet de tirer sous les joysticks la nouvelle. Des obturateurs blancs de diamètre 8mm permettent de boucher les orifices des anciennes antennes.


>>> Si vous commandez les antennes bi-bandes, pensez à les commander par paire, même chose pour les câbles (longueur conseillée : 8 pouces). Ces antennes, comme presque toutes les antennes de bonne qualité ont un connecteur RP-SMA male.

 
Je viens de recevoir un mail du fabricant d'antennes suite à un échange de courrier et il s'avère que ces câbles existent maintenant avec un pas de vis beaucoup plus long et donc ils pourraient être installés directement dans les orifices de sortie des anciennes antennes, cela évite de percer le boitier. J'avais fait un lien vers des câbles mais qu'il fallait couder, le fait de les couder peut perturber le signal émis ou reçu et par ailleurs ils sont très difficiles à couder. Voici un lien vers des câbles coudés pouvant être parfaitement installés dans la radio-commande sans problème. Ils sont conçus pour le DJI Inspire, pour le Phantom seulement les 2 câbles coudés sont à installer en lieu et place des câbles d'origine. Les 3 câbles sont livrés dans le même package.

Loic a fait une remarque importante, pour le Phantom 3 4K et uniquement ce modèle, les connexions au niveau de la carte mère se font avec des connecteurs de type IPX, alors que sur les autres Phantoms ils sont de type MMCX. Avec ce type de Phantom il vaudra donc mieux choisir des cables de ce type

Connecteurs IPX pour le Phantom 3 4K

J'ai fait quelques tests au dessus de la forêt Girondine, la portée atteint plus de 3.5 km et on peut aller jusqu'à 5 km sans problème majeur sauf qu'il est vraiment loin, votre bestiau ! Et il faut le ramener après !


A cette distance, il y a parfois des sautes vidéos, le signal RC est toujours ok, et le temps de latence de la réactivité aux commandes est quasiment nul, par contre le pilote commence à transpirer, et il faut qu'il reste assez de batterie pour rentrer !


Voici une copie écran d'un vol avec ces antennes, vol que j'ai arrêté car je commençais à avoir un peu la pétoche pour mon Phantom. RTH demandé au point M.


Au point J, sur la vidéo apparaissent quelques maisons et pour avoir une meilleure visibilité sur mon iPad, je suis retourné dans ma voiture avec la RC autour du cou, ce qui explique la perte de signal, qui revient rapidement après.


En fait je suis allé chercher un parapluie qui je trouve est très efficace comme pare soleil, pour empêcher les reflets sur la tablette.

Taille comparative antennes DJI et Double Band

Conclusion
Les solutions vues ici ne s'intéressent qu'à des bricolages pouvant être fait par tout le monde. Il est nécessaire cependant de rester dans les clous de la législation et de faire attention lorsque vous volez à plusieurs, la puissance pourra en effet parasiter les signaux radios des RC, il est conseillé de s'éloigner un peu les uns des autres. Il faut rappeler aussi que le signal Lightbridge que fournie la RC pour piloter le P3 et recevoir les signaux vidéos fonctionne dans la bande généralement utilisée pour la Wifi personnelle à domicile. Encore une raison supplémentaire pour éviter de voler à proximité des habitations et voir le signal de vol perturbé.
Les tests faits ici n'ont pas de valeurs scientifiques, aucune mesure réelle n'a été réalisée, nous avons juste fait voler nos Phantoms (P3 et P4) avec les différentes solutions, dans les mêmes conditions météo et constaté les résultats. Nous avons fait voler les Phantoms à la hauteur légalement autorisée de 100 - 150m (plus la hauteur est importante, moins le signal sera parasité par la végétation)  dans une zone autorisée, ce qui nous intéresse principalement c'est la qualité du retour vidéo pour filmer dans de bonnes conditions, tout en étant attentifs cependant au gain de portée.

Les antennes DJI n'ont pas la portée commerciale annoncée et le retour vidéo est parasité bien avant la perte de connexion.
Les antennes type Windsurfer augmentent de façon significative la portée et la qualité du retour vidéo sans parasites notables avant la perte de connexion, mais elles deviennent directionnelles et il faut vraiment que le Phantom se trouve dans le cône d'émission. Il est donc nécessaire de bien cibler votre drone. Cela reste une solution intéressante de faible cout. 
Les antennes type Argtek offrent plus d'efficacité mais nécessitent le démontage de la radio-commande. Le gain de puissance annoncé de 7dBi mais ne multiplie pas de façon exponentielle la portée. Méfiez vous aussi car il existe de nombreux clones de ces antennes, et elles n'ont pas toutes la performance souhaitée. Les vraies Argtek donnent de très bons résultats (>5km) mais il faut bien orienter sa RC car elles sont directionnelles.
Les antennes Wifi double bande apportent un gain de 5dBi mais restent multidirectionnelles comme les antennes originales. Il est aussi nécessaire de démonter la RC et dans le cas d'installation de câbles plus gros, de la percer. Le gain de portée est comparable avec les Argtek sans l'inconvénient de l'orientation nécessaire de la RC. Petit problème aussi, les antennes une fois en place débordent plus que les antennes d'origine et cela peut gêner lors de transport dans un sac. Il va falloir les démonter à chaque fois si on ne peut pas positionner correctement la RC.

Encore une fois, le but final est surtout d'assurer un retour vidéo constant malgré la distance, de façon à permettre une bonne prise de vue.

Juste pour illustrer, une vidéo perso faite en semi longue portée (2000 m), mais à altitude très basse et nécessitant un bon retour vidéo pour cibler un bateau, aucune perte de connexion que ce soit retour vidéo ou commandes, avec antennes wifi double bande. J'ai même lancé à cette distance une orbite DJI qui s'est faite sans problème (vous pouvez voir sur la copie écran dans la vidéo un cercle parfait fait à 2 km) sauf que j'ai oublié de presser le bouton d'enregistrement vidéo. Aucun problème en remettant en P pour récupérer le drone après l'orbite.

Les solutions vues ici concernent le remplacement des antennes sans trop dénaturer la radio-commande. Il existe d'autres antennes que l'on peut installer mais qui prennent beaucoup trop de place au dos de la RC et elle ne pourra plus être aussi facilement transportable. L'article suivant vous montre quelques points auxquels il faut être attentif en cas de remplacement des antennes, vous verrez c'est très faisable.