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Augmenter la portée d’une radiocommande 2.4 GHz (exemple d’une Spektrum DX9)

Augmenter la portée d’une radiocommande 2.4 GHz

De nos jours, qu’ils soient pilotes de drones, d’avions ou de planeurs, les aéromodélistes modernes ont délaissé les anciens systèmes à 26 MHz, 35 MHz, 41 MHz ou 72 MHz au profit de la bande des 2.4 GHz (meme bande de fréquence que les équipements Wifi, voila tout l’intéret de la chose pour notre article). Les systèmes de radiocommande 2.4 GHz fonctionnent très bien mais montrent parfois leur limite de manière brutale: en effet, leur portée limitée peut conduire à perdre la liaison radio dans certaines conditions, ce qui peut entrainer la perte de controle du modèle réduit, avec les conséquences que cela implique: perte du modèle, crash du modèle, voir accident. Ce sont des problèmes qui se posent de plus en plus avec le développement des drones et du vol en FPV (immersion) par exemple.

Aujourd’hui nous allons nous intéresser à la manière d’améliorer la portée d’une radiocommande 2.4 GHz, en utilisant comme exemple une radio Spektrum DX9 qui sera modifiée pour l’occasion. Nous allons utiliser des pigtails, des antennes, des pièces sur mesure en ABS noir réalisées sur imprimante 3D, des cables coaxiaux réalisés sur mesure, des amplis… Tout le système pourra etre installé simplement, il n’y a pas d’élément à souder dans la radiocommande donc pas de risque de détériorer le circuit imprimé à l’intérieur.

Comment fonctionne la partie 2.4 GHz d’une radiocommande?

Pour le savoir, nous allons ouvrir notre radio.

Voici les emplacements des vis à démonter sur la DX9 (il n’est pas nécessaire de démonter la poignée pour ouvrir la coque):

1-tuto-demontage-spektrum-dx9

On commence par enlever le cache d’antenne, et on découvre l’antenne principale:

2-tuto-demontage-spektrum-dx9

Cette petite antenne dipole n’est pas forcément ce qu’il y a de mieux niveau portée… On enlève toutes les vis et on retire la coque de la radio:

3-tuto-demontage-spektrum-dx9

4-tuto-demontage-spektrum-dx9

On découvre le « chipset » 2.4 GHz de la radiocommande, et on peut voir qu’il y a deux sorties, c’est donc un système MIMO, ou Diversity. Ce sont des connecteurs standards UFL (IPEX). C’est à ce niveau qu’on peut intervenir pour améliorer la portée de la radio.La connectique de droite est celle de l’antenne principale, et la connectique de gauche est celle de l’antenne secondaire qui est en fait intégrée dans la poignée de maintien qui se situe à l’arrière de la radio. La raison de la présence de cette antenne secondaire est simple, l’antenne principale étant de type dipole / omni, elle va avoir un diagramme de rayonnement créant un « effet beignet », ou « donut effect », en raison de sa forme. Pour mieux comprendre, voici comment va rayonner l’antenne:

5-effet-beignet

On voit bien sur ce diagramme de rayonnement en 3D que la partie centrale directement dans l’axe de l’antenne n’est pas couverte. En gros, si l’antenne est dirigée exactement dans l’axe du modèle, il y a un risque de perdre le lien radio. C’est pour combler cette zone qu’une seconde antenne, dans une autre position, d’un autre type et ayant un diagramme de rayonnement différent, a été montée. Ce type de système réduit le risque de perdre la liaison radio, mais la portée ne s’en trouve pas réellement améliorée dans les faits.

Remplacement de l’antenne principale

L’antenne principale peut etre remplacée par une antenne omnidirectionnelle ayant un gain plus élevé, c’est très simple à faire et c’est vraiment la base pour améliorer une radio 2.4 GHz.

Eléments nécessaires:

-un support pour un connecteur d’antenne imprimé en 3D: Antenna cover with pigtail location for Spektrum DX9 (single antenna)

-une antenne Omni 9 dBi RP-SMA

-un Pigtail UFL vers RP-SMA 10cm

On débranche l’antenne d’origine, et on la retire. On présente notre ensemble support et pigtail, puis on branche le pigtail:

6-montage-antenne-9-dbi

On remonte la coque, on visse le support et voici ce que ça donne:

7-montage-antenne-9-dbi

Le résultat, avec l’antenne en place:

8-montage-antenne-9-dbi

On a déja une amélioration notable des performances, pour un cout modique. Dans cette configuration on conserve l’antenne secondaire d’origine. C’est bien, mais on peut faire mieux.

Remplacement des deux antennes

On l’a vu, la radio est équipée de deux antennes. Pour avoir un système vraiment performant en terme de portée, l’idéal est de remplacer les deux antennes d’origine au profit de deux antennes 9 dBi.

Eléments nécessaires:

-un support pour deux connecteurs d’antenne imprimé en 3D: Antenna cover with 2 pigtail locations for Spektrum DX9 (twin antenna)

-deux antennes Omni 9 dBi RP-SMA

-deux Pigtails UFL vers RP-SMA 10cm

Pour le montage, c’est très simple. On débranche nos antennes d’origine, on retire l’antenne principale, on met un isolant type chatterton sur le connecteur de l’antenne secondaire qui va rester dans la radio (pour éviter tout risque de provoquer un court circuit avec le connecteur métallique), et on présente notre support avec les deux pigtails en place:

9-montage-avec-deux-antennes-omnis

Le branchement en détail:

10-montage-avec-deux-antennes-omnis

Avec la coque de la radio remontée:

11-montage-avec-deux-antennes-omnis

12-montage-avec-deux-antennes-omnis

Le résultat, avec les deux antennes 9 dBi en place:

13-montage-avec-deux-antennes-omnis

14-montage-avec-deux-antennes-omnis

Il est important de ne pas placer les deux antennes de manière parallèle, pour éviter l’effet donut et assurer la meilleure portée possible. Là on a déja un système nettement plus performant et une portée accrue. Les connectiques d’antennes externes permettent d’utiliser d’autres types d’antennes, par exemple Panel ou directionnelle comme la Yagi pour une portée encore plus importante.

Ajout d’un ou de deux amplificateurs boosters 3W 2.4 GHz

Quand on est au top coté antenne, on peut encore améliorer la portée en amplifiant. Il est important de noter que les normes concernant les puissances d’émission maximales autorisées varient selon les pays, donc renseignez vous avant d’utiliser ce type de matériel afin de vous conformer aux règlementations en vigueur là ou vous résidez.

On peut voir ici l’illustration avec un montage à deux amplis, mais il est possible de ne monter qu’un seul ampli sur le support, soit en conservant l’antenne secondaire d’origine, soit en utilisant une antenne 9 dBi en branchement non amplifié.

Eléments nécessaires:

-un support pour deux connecteurs d’antenne imprimé en 3D: Antenna cover with 2 pigtail locations for Spektrum DX9 (twin antenna)

-un support pour amplis imprimé en 3D: 2.4 GHz boosters mount for Spektrum DX9

-un cache de batterie modifié: Modified battery cover for Spektrum DX9

-deux antennes Omni 9 dBi RP-SMA

-deux Pigtails UFL vers RP-SMA 10cm

-deux amplis 2.4 GHz spécial RC

-deux cables coaxiaux RF240 RP-SMA male vers SMA male longueur 37cm (pour les cables sur mesure: contact)

-une batterie Lipo 4000 mAh pour que la radio garde une bonne autonomie meme en alimentant les amplis: Turnigy 4000mAh Spektrum Compatible

-un faisceau d’alimentation pour les amplis

Pour ce qui est du faisceau, voici le détail de celui que nous avons réalisé pour ce test, on a simplement relié en parallèle la sortie de la batterie, la prise d’alimentation de la radio, et 2 connecteurs JST pour alimenter 2 amplis.

Eléments nécessaires pour fabriquer un faisceau:

Fil électrique silicone 20 AWG

-De la gaine thermo

Connecteurs JST EH (format de connecteur de batterie pour radio Spektrum)

Connecteurs JST (pour l’alimentation des amplis)

Voici le faisceau qui a été réalisé:

15-faisceau-electrique-pour-amplis

16-faisceau-electrique-pour-amplis

17-faisceau-electrique-pour-amplis

Nous allons utiliser deux nouveaux éléments imprimés en 3D, il s’agit d’une trappe de batterie spéciale et d’un support pour les amplis:

18-supports-3d

Le support pour les amplis vient se fixer au niveau des 2 vis qui tiennent la poignée à l’arrière. Voici la radio avec les éléments imprimés en 3D en place:

19-dx9-avec-supports

Le support d’amplis en détail:

20-support-ampli-detail

Les amplis doivent tout d’abord etre insérés dans les logements du support, puis on monte le support en le vissant.

Ensuite, on commence par installer les cables coaxiaux. Chaque cable coaxial part de la sortie d’antenne (connecteur RP-SMA en haut de la radio) vers l’entrée de l’ampli qui se situe en bas de l’ampli. Afin d’avoir accès aux connectiques d’alimentation sur les cotés gauche et droit des amplis (il y a des découpes prévues exprès sur le support), on a positionné un ampli à l’endroit et un ampli à l’envers. On peut ensuite monter les deux antennes, puis cabler l’alimentation (surtout ne jamais brancher l’alimentation d’un ampli sans antenne!). Voila ce que ça donne quand tout est en place:

21-dx9-upgrade-boosters

Quelques photos des détails de l’installation:

22-dx9-avec-amplis-esunrc

23-dx9-avec-amplis-esunrc

24-dx9-avec-amplis-esunrc

25-dx9-avec-amplis-esunrc

26-dx9-avec-amplis-esunrc

27-dx9-avec-amplis-esunrc

28-dx9-avec-amplis-esunrc

29-dx9-avec-amplis-esunrc

Dans cette configuration, cette radiocommande est certainement l’une des radios 2.4 GHz les plus performantes au monde en terme de portée. Avec une installation de ce type, on repousse vraiment les limites du système et on ne risque plus de perdre la liaison radio en entrainant un passage en failsafe suivi d’un crash, d’une perte du modèle ou d’un accident, on peut faire évoluer son modèle réduit sereinement.

Objectif atteint, la portée de la radio a été améliorée! 🙂

Pour vos réalisations de pièces 3D, si vous n’avez pas d’imprimante faites appel à un professionnel compétent et efficace, à un tarif imbattable: HB3D.

Catégorie : General, Matériel

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28 commentaires sur “Augmenter la portée d’une radiocommande 2.4 GHz (exemple d’une Spektrum DX9)”

  1. Jouvenceau, le 20 octobre 2016 à 20:52 a dit:

    Bonjour, très interessant comme article. Juste une question, quelle portée environ peut on atteindre avec la 2eme configuration, celle des deux antennes ?


  2. Bonjour,

    C’est toujours délicat de donner une portée, sachant que ça va bien sur etre variable selon les conditions et le récepteur utilisé. En gros, par rapport à une radio d’origine on peut gagner quelques centaines de mètres, mais je n’ai pas mesuré précisément, je t’invite à tester si cela t’intéresse.

    De toute manière, avec des antennes omnis l’idée n’est pas d’avoir une portée très élevée, mais plutot de pouvoir faire évoluer le modèle sur 360° avec une liaison de qualité. Car je trouve qu’avec les antennes d’origine la perte de signal peut etre assez brutale, d’autant que sur ce type de radio il n’y a pas vraiment de moyen fiable pour récupérer le RSSI.

    Pour avoir une portée élevée, il faut s’orienter sur une antenne directionnelle qui sera très simple à utiliser une fois le connecteur d’antenne externe en place sur la radio. A titre d’exemple, avec une yagi 19 dBi on doit bien pouvoir atteindre 2 Kms voir plus (sur une installation non amplifiée): http://www.wifi-highpower.com/129-kit-yagi-19-dbi-24-ghz-et-trepied.html là c’est déja une antenne typée « long range ». Sinon une Panel peut etre sympa, c’est un bon compromis entre la portée élevée et l’angle d’ouverture qui reste intéressant car moins directif que la Yagi.


  3. Suite à plusieurs pertes de signal (suivi de crash, heureusement sans casse), je suis tombé sur votre tuto.
    J’ai commandé tout le matos nécessaire pour modifier à Spektrum selon votre deuxième solution. Je me réjouis de voir la différence.
    Un grand merci à vous pour toutes ces explications!


  4. Julien, le 22 juin 2017 à 9:22 a dit:

    Bonjour,

    En suivant ces indications pour augmenter la portée et en changeant le récepteur, quelle portée maximum pourrait-on espérer ?

    Avec un ami notre « objectif » serait de relier de chez lui à chez moi (15km à vol d’oiseau) et faire l’aller retour (en changeant la batterie pour le retour)

    Est-ce possible avec des fréquences radio ? Et si non, existe-il d’autres solutions par exemple un moyen de se connecter au 3 ou 4G ?

    Merci d’avance


  5. Bonjour,

    Pour une telle distance il faut opter pour des antennes directionnelles à gain élevé. Il y a eu des records de vol FPV à plus de 100 Kms, il faut te renseigner sur le FPV long range.


  6. Pierre, le 13 décembre 2017 à 15:47 a dit:

    Bonjour,

    je souhaite modifier la portée de mon Blade glimpse xl rtf qui est environ de 100m. J’ai une radiocommande DX4 4 channel 2.4ghz DSMX. Si je fais la modification 1 en mettant une antenne Omni * dBi RP-SMA et un Pigtail UFL vers RP-SMA 10cm, combien de portée je gagnerai? 50m, 100m, 500m?

    Merci de vos reponses, je suis debutant pour les modifications.


  7. Bonjour,

    Le meilleur moyen de le savoir est de tester.


  8. Bonjour

    Est-ce que tout ça et bien réglementaire ?
    A mon avis, avec un booster de 30Kw, on pourrait faire évoluer un drône jusque la planète Mars Lol
    Mais est-ce que ça ne perturberait pas un peu les autres modèles qui évoluent en toute légalité ?
    La résolution des problèmes de télécommunications ne se résume pas à mettre deux antennes en parallèle sur le pauvre ampli de sortie qui aimerait avoir une antenne adaptée quand même.
    Enfin soit ….
    Je reste un peu septique quand même sur le bien fondé de ce genre de modification.


  9. Bonjour,

    A partir du moment ou le montage est en non amplifié, il n’y a pas de doute à avoir par rapport à la réglementation. Concernant un montage amplifié, les puissances maxi autorisées varient selon les fréquences et les pays, donc ce qui est réglementaire quelque part ne l’est pas forcément ailleurs, il faut se renseigner. C’est exactement pareil pour les différentes pratiques de l’aéromodélisme, du pilotage de drones ou du FPV, les réglementations différent partout dans le monde. L’utilisation d’un ampli ne modifie pas le fonctionnement du système DSM2/DSMX, cela ne provoquera ni plus ni moins de perturbations que le système à l’origine. Mais l’amplification n’est pas nécessaire dans la plupart des cas, seule une utilisation très spécifique nécessite un montage amplifié, la priorité étant le choix de bonnes antennes.

    Attention, il ne faut justement surtout pas relier deux antennes sur une seule sortie d’antenne, ce n’est pas du tout efficace.

    Sur ce modèle de radiocommande, des modifications permettent d’améliorer la portée du système, car la d’origine la portée est faible et le lien radio peut être perdu brutalement, ce qui peut causer un crash ou un accident. Le fabricant ne communique pas les caractéristiques du système, mais avec une puissance d’émission très faible et un gain d’antenne très faible également il ne faut pas s’attendre à des performances extraordinaires en terme de portée, c’est logique.


  10. Dominique, le 22 décembre 2017 à 18:13 a dit:

    Bonjour,
    moi aussi j’ai glimpse XL j’aimerai bien amplifier la télécommande car en terrain dégagé j’ai bien 500m de portée mais 100m c’est le max dès qu’il y a un masque

    Pour ceux que ça intéresse j’ai installé un répéteur wifi 5ghz
    avec ma CG02+ j’ai une porté de plus de 500 m en terrain dégagé


  11. gerald, le 5 mars 2018 à 21:39 a dit:

    Bonjour

    J’ai lu votre article avec beaucoup d’intérêt.

    J’ai une Spektrum DX7S que j’aimerais modifier.

    Est ce que vous pouvez me dire si les modifications électronique sont les mêmes que pour la DX9 ? (les pièces en impression 3d seront différentes mais il existe peut être les modèles pour la dx7s )

    (pour info le lien pour HB3d ne fonctionne pas .)

    Merci d’avance

    Gérald


  12. Bonjour,

    Je ne connais pas la DX7S,, il faut démonter pour voir comment elle est faite. Sur ce type de radios, il peut y avoir une ou deux sorties d’antennes, avec le coaxial soit soudé directement sur le PCB soit branché avec un connecteur UFL.

    Peut etre que HB3D n’est plus sur 3DHUB, il a son propre site, pour le contacter: https://www.hb3d.fr/


  13. gerald, le 5 mars 2018 à 22:10 a dit:

    Merci , je vais ouvrir ma radio pour voir ce que je peux bricoler

    Gérald


  14. fabien laymond, le 8 mai 2019 à 15:40 a dit:

    Bonjour, toutes les solutions sont biens expliquées.
    une question toutefois pour la première solution.
    N’y a t’il pas un risque de cramer l’émetteur de la radio, du fait de passer d’une antenne courte de 2 dB à une plus longue 5dB ou 7dB?
    J’ai vu pas mal de retour négatifs sur le sujet, des radios qui ne fonctionnent plus au bout de quelques semaines…Le fait aussi que ça marche vraiment, mais si c’est pour cramer son émetteur…!
    Perso j’ai une Radiolink At9s puissance du module émetteur 90mw, je me tâte…
    Un professionnel des ondes me l’a déconseillé, en m’expliquant de manière imagé, que l’émetteur c’es t comme une pompe qui envoi de l’eau dans un tuyau vertical.
    Si la pompe est bien calibrée par rapport au tuyau, l’eau peut jaillir et donc on a toute la puissance du signal, et la pompe ne force pas.
    Maintenant vous garder la même pompe avec un tuyau deux fois plus long, non seulement l’eau ne va pas jaillir, mais la pompe va forcer donc cramer…
    Avez vous maintenant du recul par rapport à cela, cordialement.


  15. Bonjour,

    Non aucun souci tant que la modification est réalisée soigneusement. Bien sur il ne faut pas mettre la radiocommande sous tension sans antenne, et il ne faut pas court-circuiter le connecteur d’antenne. A partir du moment ou ces précautions de base sont respectées ça roule. Et tant qu’à faire il est également préférable d’utiliser une antenne 2.4 GHz de bonne qualité, gage de bonnes performances.


  16. fabien laymond, le 8 mai 2019 à 20:18 a dit:

    Merci beaucoup, aucun problème, dans ma radio il y a juste le connecteur pigtails UFL à débrancher, pas de soudure à faire, je branche l’adaptateur UFL vers RP-SMA, et je vis la 5dB.
    Je pense que je vais me laisser tenter.
    Cordialement.


  17. Benoit.L, le 24 mai 2019 à 18:48 a dit:

    Bonjour.

    Superbe tuto, limpide à souhait, bravo.

    Ma question est la suivante et concerne l’antenne de 39 cm ; la longueur d’une antenne n’est-elle pas fonction de la fréquence d’utilisation ?

    Merci.


  18. Bonjour,

    La fréquence entre en compte lors des calculs pour la conception d’une antenne, mais la longueur ou la taille sont aussi et surtout en fonction de son gain et de sa directivité. Le rapport entre la longueur d’une antenne et sa longueur d’onde concerne surtout les antennes de type dipole à faible gain. En gros, pour une fréquence donnée plus une antenne est grande, plus elle aura un gain élevé.


  19. Benoit.L, le 13 juin 2019 à 13:44 a dit:

    Bonjour et merci pour votre précédente réponse.

    Je reviens vers vous avec une question annexe à l’amplification mais concernant une antenne vendue pour une T-Style et pour étendre la portée. Un avis sur ce modèle et une idée de l’orientation (position) qu’elle doit avoir ?
    J’ai posé la question en bas de la fiche produit mais pas eu de réponse. Voici le lien :
    https://www.banggood.com/LANTIAN-2_4G-T-style-Extended-Range-WiFi-Antenna-RP-SMA-Male-for-RC-Drone-Frsky-Taranis-X-lite-p-1374627.html?rmmds=myorder&cur_warehouse=CN

    D’avance un grand merci pour le partage de vos connaissances dans ce blog.
    Ben.


  20. Bonjour,

    Il y a l’image d’un diagramme de rayonnement sur la page.


  21. Benoit.L, le 13 juin 2019 à 14:26 a dit:

    Oui, avec les axes, du coup l’antenne serait à positionner face au drone et non pas la tranche vers le drone ?


  22. Benoit.L, le 13 juin 2019 à 15:29 a dit:

    Je trouve le schéma confus avec l’orientation du X et donc du Y aussi.

    Merci d’y avoir jeté un œil.


  23. Delor, le 9 octobre 2019 à 3:42 a dit:

    Bonjour j’ai une carson multi pro 2,4g mais je souhait l’utiliser sur un bateaux peux t’on aussi augmenter pour le recepteur car ce bateaux servira a déposer mes appât et que tres souvent malgré des portés annoncé a 500 jusqu’à maintenant j’ai pas dépassé 100 sur d’autre model


  24. Bonjour,

    Il faut vérifier au niveau du récepteur comment l’antenne est reliée, parfois il y a un connecteur et parfois c’est soudé, c’est vraiment variable selon les modèles.


  25. Lorys D'amore, le 15 novembre 2019 à 4:51 a dit:

    Bonjour,

    Merci pour ces astuces concernant la dx9. 2 questions svp .
    1 peut on mettre des antennes un peu plus courtes même si pas 9 db8 ?
    2 vous dites pas en paraleles alors dans quels sens svp ?

    Merci


  26. Lorys D'amore, le 15 novembre 2019 à 7:30 a dit:

    Suite au message précédent.

    En fait faut il mettre les antennes comme sur votre photos ? C’est à dire en V tout simplement ?

    Merci pour votre réponse et bonne journée.
    8A5B


  27. Bonjour,

    Oui on peut monter des antennes plus courtes ou plus longues, selon le besoin et l’utilisation.

    Avec des antennes omnidirectionnelles, il est plus intéressant de ne pas les placer en parallèle pour gagner en portée. On peut les positionner en formant un V plus ou moins prononcé selon le modèle d’antenne et le type d’utilisation.


  28. Lorys D'amore, le 15 novembre 2019 à 23:44 a dit:

    Bonsoir,

    Merci pour votre réponse j’ai utilisé la première méthode à 1 brin plus 9 dpi d’environ 40 cm sur une dx9 avec succès… le seul soucis réside ds le fait de la longueur qui pose un soucis de manipulation. Je vais donc essayé la méthode no 2 à deux brins en V suite à vos recommandations mais cette fois ci je vais utiliser 2 brins de 20 cm…. de toutes façons je crois que le résultat sera toujours meilleurs que l’antenne d’origine.

    Merci pour ce tuto.


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