Mark5 穿越机模拟图传深度解析：发射 / 接收电路设计与软件实现（上）

前言：为什么模拟图传仍是 Mark5 的 “刚需选择”

Mark5 作为 5 英寸穿越机（电机中心距 225mm），核心应用场景涵盖竞速飞行、近距离航拍、室内穿越 —— 这些场景对图传的核心需求是 “低延迟”“高可靠性”“轻量化”。尽管数字图传（如 FPV 数字系统）在画质上有优势，但模拟图传凭借 “延迟≤20ms”“模块重量≤15g”“成本≤50 元” 的特性，仍是 Mark5 这类追求极致响应的穿越机首选方案。

模拟图传的核心原理是 “将摄像头输出的模拟视频信号（CVBS 格式），通过射频（RF）调制后发射，接收端解调还原为视频信号”，整个链路需解决 “信号失真控制”“抗干扰”“功率适配” 三大核心问题。本文将以 Mark5 常用的 “2.4GHz/5.8GHz 模拟图传方案” 为核心，从电路设计到软件实现，全方位拆解技术细节，为爱好者提供从选型到调试的完整指南。

第一章：模拟图传基础认知 —— 先搞懂这些核心概念

在深入电路设计前，需先明确模拟图传的关键参数与 Mark5 的适配需求，避免后续设计 “偏离实际场景”。本节通过表格梳理核心概念与 Mark5 定制化要求。

1.1 模拟图传核心参数定义

参数类别	参数名称	定义说明	单位	对 Mark5 的影响
频率参数	工作频段	图传发射 / 接收的射频频率范围，常见 2.4GHz、5.8GHz（ISM 免授权频段）	MHz/GHz	5.8GHz 穿透性弱但抗干扰强（适配室外竞速）；2.4GHz 穿透性强（适配室内穿越）
频率稳定性	频率偏差	实际工作频率与标称频率的差值，由晶振精度决定	ppm（百万分之一）	偏差＞50ppm 会导致接收端失锁，出现 “雪花屏”
信道间隔	信道带宽	相邻两个可用信道的频率差，模拟图传常见 25MHz/10MHz 间隔	MHz	Mark5 需选 25MHz 间隔（兼容主流接收机，避免信道重叠）
信号参数	调制方式	将视频信号加载到射频载波的方式，模拟图传常用 FM（调频）、AM（调幅）	-	FM 调制抗干扰强（Mark5 首选），AM 调制功耗低但易受干扰
视频格式	输入 / 输出格式	摄像头输出与图传处理的视频格式，模拟图传通用 CVBS（复合视频广播信号）	-	Mark5 摄像头需匹配 CVBS 格式（分辨率常用 PAL 制 720×576）
视频带宽	视频信号频率范围	图像细节对应的信号频率，低频对应轮廓，高频对应细节（如边缘）	MHz	带宽＜6MHz 会导致画面模糊，Mark5 需≥8MHz（保证竞速时看清障碍）
功率参数	发射功率	射频发射模块的输出功率（分为峰值功率与平均功率）	mW/dBm	室内飞行选 25-100mW（避免干扰），室外选 200-500mW（增加传输距离）
接收灵敏度	最小可解调功率	接收端能稳定还原视频信号的最小输入功率，数值越小灵敏度越高	dBm	灵敏度≤-90dBm（Mark5 接收端要求），否则室外 50 米外信号丢失
功耗参数	工作电流	发射 / 接收模块在额定功率下的电流消耗	mA	Mark5 用 4S 电池（14.8V），发射模块电流≤300mA（避免续航缩水）
尺寸重量	模块尺寸 / 重量	发射 / 接收模块的物理尺寸与重量，影响 Mark5 装机空间与整机重量	mm/g	发射模块≤30×20×10mm/10g，接收模块≤40×30×12mm/15g

1.2 Mark5 模拟图传的场景化需求表

应用场景	核心需求	图传参数配置	推荐方案
室内穿越（5-20 米）	1. 抗多径干扰；2. 低功耗	频率：2.4GHz（穿透性强）；功率：25-50mW；灵敏度：≤-92dBm；信道间隔：10MHz	发射：HM1211（2.4GHz）；接收：TS2020
室外竞速（20-100 米）	1. 低延迟；2. 远距离	频率：5.8GHz（抗干扰强）；功率：100-200mW；灵敏度：≤-90dBm；信道间隔：25MHz	发射：XC2028（5.8GHz）；接收：TUA9001
近距离航拍（10-50 米）	1. 画质清晰；2. 稳定供电	频率：5.8GHz；功率：50-100mW；视频带宽：≥8MHz；供电纹波：≤100mV	发射：AR9380（带稳压）；接收：RTL8188
恶劣环境（雨天 / 电磁干扰）	1. 高抗干扰；2. 防短路	频率：5.8GHz（避开 2.4GHz WiFi 干扰）；功率：200-300mW；防护：IP54	发射：带屏蔽罩 XC2028；接收：防水 TS2020

1.3 模拟图传 vs 数字图传（Mark5 适配性对比）

对比维度	模拟图传（Mark5 当前方案）	数字图传（未来可选）	结论（Mark5 场景）
延迟	≤20ms（典型 15ms）	20-50ms（压缩延迟）	模拟图传更适合竞速（需即时操控）
传输距离	100-300 米（高功率）	500-1000 米（无遮挡）	模拟图传满足 Mark5 近距离需求，数字图传适合远航
模块重量	发射≤10g，接收≤15g	发射≥20g，接收≥25g	模拟图传更轻量化（Mark5 整机重量需控制在 250g 内）
成本	整套≤100 元（发射 + 接收）	整套≥300 元	模拟图传性价比更高（入门 / 进阶用户首选）
抗干扰能力	抗电磁干扰弱（易受 WiFi 影响）	抗干扰强（带 CRC 校验）	室外 5.8GHz 模拟图传可规避大部分干扰，满足需求
画质	标清（720×576），易失真	高清（1080P），无雪花	模拟图传画质足够 Mark5 操控（竞速无需高清）

第二章：Mark5 模拟图传发射电路设计 —— 从电源到射频的全链路拆解

模拟图传发射端（VTX）是 Mark5 的 “信号输出核心”，需完成 “电源稳压→视频预处理→射频调制→功率放大→阻抗匹配” 五大功能。本节以 Mark5 主流的 “5.8GHz FM 调制发射方案” 为例，分模块详解电路设计，所有参数均基于 4S 电池（14.8V）与 100-200mW 功率需求定制。

2.1 发射电路整体架构

Mark5 发射电路的核心架构如下图所示，各模块功能与信号流向清晰：

2.2 电源稳压模块设计（14.8V→5V/3.3V）

Mark5 用 4S 锂电池供电，电压范围 11.1V（放电下限）-16.8V（满电），而射频芯片（如 XC2028）、视频处理芯片需 5V/3.3V 稳定电压，因此电源模块需解决 “宽压输入”“低纹波”“过载保护” 三大问题。

2.2.1 电源模块核心参数与元件选型表

模块功能	设计要求	元件选型	元件参数	作用说明
主稳压（14.8V→5V）	1. 输入电压：11-18V；2. 输出电流：≥500mA；3. 纹波：≤50mV	线性稳压 LDO：RT9193-5.0	输入 1.8-20V，输出 5V±2%，最大电流 1A，静态电流 80μA，纹波抑制比 60dB	为功率放大模块（PA）供电，需大电流且纹波低（避免影响射频信号）
次级稳压（5V→3.3V）	1. 输出电流：≥200mA；2. 纹波：≤20mV；3. 效率：≥85%	DC-DC 转换器：MP1584EN	输入 4.5-28V，输出 3.3V±1%，最大电流 3A，效率 88%（1A 负载），纹波 30mV	为射频调制芯片、MCU 供电，效率高（减少发热）
输入滤波	1. 滤除电池纹波；2. 防止浪涌	电解电容：220μF/25V + 陶瓷电容：100nF	电解电容：耐压 25V（＞16.8V 满电），容量 220μF；陶瓷电容：X7R 材质，100nF	电解电容滤低频纹波（100Hz 以下），陶瓷电容滤高频纹波（1MHz 以上）
输出滤波	1. 稳定 5V/3.3V 输出；2. 抑制噪声耦合	电感：10μH/1A + 陶瓷电容：22nF×2	电感：屏蔽式，直流电阻≤0.5Ω；陶瓷电容：X5R 材质，22nF	LC 滤波网络进一步降低纹波（5V 输出纹波≤30mV）
过载保护	1. 过流保护：≥800mA；2. 短路保护：响应≤100μs	自恢复保险丝：PPTC 0.8A/30V	触发电流 0.8A，恢复时间≤10s，耐压 30V	防止发射模块短路烧毁 Mark5 电池（4S 电池短路电流可达 10A 以上）
电压检测	1. 检测电池电压；2. 低电量报警	分压电阻：100kΩ×2 + ADC（MCU 内置）	分压比 1:2（16.8V 满电→8.4V，需通过 MCU ADC 检测）	当电压＜11.1V 时，通过软件降低发射功率（避免电池过放）

2.2.2 电源模块电路图与参数计算

核心电路图（简化）：

4S电池（14.8V）→ 自恢复保险丝（0.8A）→ 220μF/25V + 100nF → RT9193（14.8V→5V）→ 10μH电感 + 22nF×2 → 5V输出（PA供电）

↓

MP1584（5V→3.3V）→ 22nF×2 → 3.3V输出（射频/MCU供电）

↓

100kΩ×2分压 → MCU ADC（检测电池电压）

关键参数计算：

分压电阻计算（电池电压检测）：

• 需求：16.8V 满电时，ADC 输入电压≤3.3V（MCU ADC 上限）
• 公式：V_ADC = V_BAT × (R2/(R1+R2))，其中 R1=R2=100