طراحی مشترک چند آنتنی برای پهپادهای کوادکوپتر

طراحی مشترک چند آنتنی برای پهپادهای کوادکوپتر

پهپادها به طور گسترده در بخش های نظامی و غیرنظامی مورد استفاده قرار می گیرند.

فراتر از سیستم کنترل پرواز، عملیات پایدار پهپاد به شدت به یک سیستم چند آنتنی برای تبادل اطلاعات خارجی در زمان واقعی متکی است. این سند یک طراحی چند آنتنی سفارشی برای پهپادهای کوادکوپتر ارائه می‌کند که به جزئیات چگونگی ادغام 8 آنتن در 6 باند فرکانس در یک فضای محدود برای پشتیبانی از ارتباطات قوی سیستم می‌پردازد.

الزامات طراحی:  سیستم به 8 آنتن نیاز دارد که 6 باند فرکانسی را پوشش می دهد:

باندهای 5G:  شامل

700 مگاهرتز (UL: 703-743 مگاهرتز، DL: 758-798 مگاهرتز)

900 مگاهرتز (UL: 889-915 مگاهرتز، DL: 934-960 مگاهرتز).

باند 1.4 گیگاهرتز:  1412-1497 مگاهرتز.

باند 2.4 گیگاهرتز:  2412-2472 مگاهرتز.

محدودیت های فضایی:  فضای موجود بسیار محدود است: محفظه روتور از نوع فروستوم (160mm x 180mm x 40mm) با محیط قابل استفاده 320mm است. بدنه بالایی تنها دو ناحیه 20mm x 44mm را برای قرار دادن آنتن فراهم می کند. چالش اصلی در نصب همه آنتن ها در عین حفظ یکپارچگی سیگنال بالا نهفته است.

ویژگی های کلیدی طراحی:

طراحی آنتن روتور Conformal:  برای کاهش نوسانات سیگنال ناشی از چرخش روتور در آنتن های خارجی سنتی، از یک طراحی منسجم استفاده می شود. چهار آنتن 5G و دو آنتن 1.4G مستقیماً روی سطح فروستوم روتور اعمال می شوند. با جبران بهینه خط تغذیه، آنتن های 5G فرکانس 690-972 مگاهرتز و آنتن های 1.4 گیگاهرتز 1324-1592 مگاهرتز را پوشش می دهند.

مدل شبیه سازی

عکس آنتن

طراحی آنتن روتور Conformal:  برای کاهش نوسانات سیگنال ناشی از چرخش روتور در آنتن های خارجی سنتی، از یک طراحی منسجم استفاده می شود. چهار آنتن 5G و دو آنتن 1.4G مستقیماً روی سطح فروستوم روتور اعمال می شوند. با جبران بهینه خط تغذیه، آنتن های 5G فرکانس 690-972 مگاهرتز را پوشش می دهند و آنتن های 1.4 گیگاهرتز 1324-1592 مگاهرتز را پوشش می دهند.

ضریب بازتاب درگاه های آنتن 5G

ضریب بازتاب درگاه های آنتن 1.4G

طراحی آنتن بدنه مینیاتوری: 

مدل شبیه سازی

عکس آنتن

دو آنتن 2.4 گیگاهرتزی به طور متقارن روی بدنه در یک ردپای 44 در 20 میلی متری قرار گرفته اند. اینها از بسترهای 3 میلی متری FR4 با جبران خازنی و تکه های انگلی برای گسترش پهنای باند استفاده می کنند. آنتن ها به ضریب انعکاس (S11) < -10dB در 2.35GHz-2.54GHz دست می یابند و ایزوله ای بیشتر از 20dB را حفظ می کنند.

پارامترهای S آنتن 2.4 گیگاهرتز

نتیجه‌گیری:  با ترکیب طرح‌های منحنی منحنی روی روتورها با آنتن‌های بدنه کوچک، چالش‌های اتصال سیستم‌های چند آنتنی کوادکوپتر به طور موثر برطرف می‌شوند. آزمایش‌های میدانی نشان می‌دهد که این سیستم حتی در هنگام پرواز با سرعت بالا یا مانورهای تیز، ارتباط یکپارچه را حفظ می‌کند.