Többantennás társtervezés Quadcopter UAV-khoz

Többantennás társtervezés Quadcopter UAV-khoz

Az UAV-kat széles körben használják a katonai és a polgári szektorban.

A repülésvezérlő rendszeren túl a stabil UAV működés nagymértékben támaszkodik egy többantennás rendszerre a valós idejű külső adatcsere érdekében. Ez a dokumentum egy személyre szabott többantennás kialakítást mutat be négykopteres UAV-khoz, részletezve, hogy a 6 frekvenciasávon keresztül működő 8 antenna hogyan van integrálva egy szűk térbe a robusztus rendszerkommunikáció támogatása érdekében.

Tervezési követelmények:  A rendszerhez 8 antenna szükséges, amelyek 6 frekvenciasávot fednek le:

5G sávok:  beleértve

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

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

1,4 GHz-es sáv:  1412-1497 MHz.

2,4 GHz-es sáv:  2412-2472 MHz.

Térbeli korlátok:  A rendelkezésre álló hely rendkívül korlátozott: a forgórész háza csonka (160 mm x 180 mm x 40 mm) 320 mm-es használható kerülettel. A felső törzs mindössze két 20 mm x 44 mm-es területet biztosít az antenna elhelyezéséhez. Az elsődleges kihívás az összes antenna felszerelésében rejlik, miközben megőrzi a magas jelintegritást.

Főbb tervezési jellemzők:

Konform forgórészantenna-kialakítás:  A hagyományos külső antennákban a rotor forgása által okozott jelingadozások mérséklésére konform kialakítást alkalmaznak. Négy 5G antenna és két 1.4G antenna közvetlenül a rotor csonka felületére van felhelyezve. Az optimalizált betáplálási kompenzációval az 5G antennák 690-972 MHz-et, az 1,4 GHz-es antennák pedig 1324-1592 MHz-et fednek le.

Szimulációs modell

Antenna kép

Konform forgórészantenna-kialakítás:  A hagyományos külső antennákban a rotor forgása által okozott jelingadozások mérséklésére konform kialakítást alkalmaznak. Négy 5G antenna és két 1.4G antenna közvetlenül a rotor csonka felületére van felhelyezve. Az optimalizált betápvonal-kompenzációval az 5G antennák 690-972 MHz-et fednek le, és Az 1,4 GHz- es antennák 1324MHz-1592MHz-et fednek le.

Az 5G antennaportok tükrözési együtthatója

1,4G antennaportok tükrözési együtthatója

Miniatürizált törzsantenna kialakítás: 

Szimulációs modell

Antenna kép

Két 2,4 GHz-es antenna található szimmetrikusan a törzsön, 44 mm x 20 mm-es alapterületen belül. Ezek 3 mm-es FR4 hordozót használnak kapacitív kompenzációval és parazita foltokkal a sávszélesség kiterjesztésére. Az antennák visszaverődési együtthatója (S11) < -10 dB 2,35 GHz-2,54 GHz tartományon belül, és 20 dB-nél nagyobb szigetelést tartanak fenn.

2,4 GHz-es antenna S-paraméterei

Következtetés:  A rotorok ívelt konform kialakításának miniatürizált törzsantennákkal való kombinálásával hatékonyan megoldják a négykopteres többantennás rendszerek kapcsolódási kihívásait. A helyszíni tesztek azt mutatják, hogy a rendszer zökkenőmentes kommunikációt tart fenn még nagy sebességű repülés vagy éles manőverek során is.