Isang Multi-Antenna Co-Design para sa mga Quadcopter UAV

Isang Multi-Antenna Co-Design para sa mga Quadcopter UAV

Ang mga UAV ay malawakang ginagamit sa mga sektor ng militar at sibil.

Higit pa sa flight control system, ang isang matatag na operasyon ng UAV ay lubos na umaasa sa isang multi-antenna system para sa real-time na external na pagpapalitan ng data. Ang dokumentong ito ay nagpapakita ng isang customized na multi-antenna na disenyo para sa quadcopter UAV, na nagdedetalye kung paano ang 8 antenna na tumatakbo sa 6 na frequency band ay isinama sa loob ng isang limitadong espasyo upang suportahan ang matatag na komunikasyon ng system.

Mga Kinakailangan sa Disenyo:  Ang system ay nangangailangan ng 8 antenna na sumasaklaw sa 6 na frequency band:

5G Bands:  Kasama

700MHz (UL: 703-743 MHz, DL: 758-798 MHz)

900MHz (UL: 889-915 MHz, DL: 934-960 MHz).

1.4GHz Band:  1412-1497 MHz.

2.4GHz Band:  2412-2472 MHz.

Spatial Constraints:  Ang available na espasyo ay lubhang limitado: ang rotor housing ay isang frustum (160mm x 180mm x 40mm) na may 320mm na magagamit na circumference. Ang itaas na fuselage ay nagbibigay lamang ng dalawang 20mm x 44mm na lugar para sa paglalagay ng antenna. Ang pangunahing hamon ay nakasalalay sa paglalagay ng lahat ng antenna habang pinapanatili ang mataas na integridad ng signal.

Mga Pangunahing Tampok ng Disenyo:

Conformal Rotor Antenna Design:  Upang mabawasan ang mga pagbabago sa signal na dulot ng pag-ikot ng rotor sa mga tradisyonal na panlabas na antenna, gumamit ng conformal na disenyo. Apat na 5G antenna at dalawang 1.4G antenna ang direktang inilapat sa frustum surface ng rotor. Gamit ang na-optimize na feedline compensation, ang 5G antenna ay sumasaklaw sa 690MHz-972MHz, at ang 1.4GHz antenna ay sumasakop sa 1324MHz-1592MHz.

Modelo ng simulation

Larawan ng antena

Conformal Rotor Antenna Design:  Upang mabawasan ang mga pagbabago sa signal na dulot ng pag-ikot ng rotor sa mga tradisyonal na panlabas na antenna, gumamit ng conformal na disenyo. Apat na 5G antenna at dalawang 1.4G antenna ang direktang inilapat sa frustum surface ng rotor. Sa na-optimize na feedline compensation, ang 5G antenna ay sumasaklaw sa 690MHz-972MHz, at ang Sakop ng 1.4GHz antenna ang 1324MHz-1592MHz.

Reflection coefficient ng 5G antenna port

Reflection coefficient ng 1.4G antenna port

Miniaturized Fuselage Antenna Design: 

Modelo ng simulation

Larawan ng antena

Dalawang 2.4GHz antenna ang inilalagay nang simetriko sa fuselage sa loob ng 44mm x 20mm footprint. Gumagamit ang mga ito ng 3mm FR4 substrates na may capacitive compensation at parasitic patch para palawakin ang bandwidth. Ang mga antenna ay nakakakuha ng reflection coefficient (S11) < -10dB sa loob ng 2.35GHz-2.54GHz at nagpapanatili ng isolation na higit sa 20dB.

2.4GHz antenna S-parameter

Konklusyon:  Sa pamamagitan ng pagsasama-sama ng mga curved conformal na disenyo sa mga rotor na may miniaturized na fuselage antenna, ang mga hamon sa connectivity ng quadcopter multi-antenna system ay epektibong nareresolba. Ipinapakita ng mga field test na ang system ay nagpapanatili ng tuluy-tuloy na komunikasyon kahit na sa panahon ng high-speed flight o matatalim na maniobra.