Ұшқышсыз бейне жіберу, навигация және қарсы шаралар антенна технологияларындағы төмен биіктіктегі байланыс тенденцияларына назар аударыңыз

Төмен биіктік экономикасының толық қарқынмен көтерілуі аясында ұшқышсыз ұшатын аппараттар (ұшқышсыз ұшу аппараттары) енді тек оқшауланған ұшатын аппаратура емес, сонымен қатар озық байланыс, навигация және қашықтан басқару (CNR) функцияларын біріктіретін интеллектуалды әуе мобильді түйіндеріне айналды. Қалалық логистика, электр желісін тексеру және авариялық құтқару сияқты сценарийлерде eVTOL (электрлік тік ұшып-қонатын ұшақтар) және өнеркәсіптік деңгейдегі UAV-лардың кеңінен қолданылуымен төмен биіктіктегі электромагниттік орта барған сайын күрделене түсуде.

Электромагниттік толқындар мен радиожиілік фронтының арасындағы маңызды интерфейс ретінде антенна дизайнының сапасы байланыс ауқымын, орналасу дәлдігін және бүкіл жүйенің қауіпсіздік мүмкіндіктерін тікелей анықтайды. Бұл мақала кәсіби антенна инженері тұрғысынан үш негізгі саладағы ағымдағы техникалық қиындықтарды, негізгі шешімдерді және болашақ тенденцияларды терең талдауды қамтамасыз етеді - бейне жіберу, навигация және қарсы шаралар.

1. UAV бейне тарату антеннасының технологиясы: жоғары өткізу қабілеттілігі, көп жиілікті конформды дизайн және арнаға бейімделу

Ажыратымдылығы жоғары, кідіріссіз кескінді беру ұшқышсыз ұшу аппараттарының (ҰҰА) жұмысында орталық болып табылады. Қазіргі уақытта 4K/8K ультра жоғары ажыратымдылықтағы бейне ағындарын және сандық және интеллектуалды желілік деректердің бірнеше арналарын тасымалдауға сұраныс бейне тарату антенналарына төтенше талаптар қояды, бұл олардың «жоғары кірісті, кең өткізу қабілеттілігі мен ықшамды» болуын талап етеді.

1.1 Көп жолақты және ультра кең жолақты (UWB) технологиясы

Дәстүрлі UAV әдетте әртүрлі операциялық жиіліктер диапазондары үшін бөлек антенналарды пайдаланады (мысалы, үкіметке бөлінген 1,4 ГГц желі және 2,4 ГГц/5,8 ГГц өндірістік және азаматтық жолақтар). Бұл «бір жиілік, бір антенна» дизайны әуе корпусының бетінің айтарлықтай көлемін тұтынып қана қоймайды, сонымен қатар антенналардың бір-біріне тым жақын орналасуына байланысты қатты интермодуляциялық кедергі (PIM) және электромагниттік үйлесімділік (EMC) мәселелеріне әкеледі.

Қазіргі заманғы антенналық инженериядағы басым тренд - ультра кең жолақты (UWB) фракталдық конструкцияларды немесе көп режимді, көп жиілікті ортақ антенна технологияларын қабылдау.

Фракталды антенна: геометриялық фракталдардың өзіндік ұқсастығын пайдалана отырып, антенна бірнеше дискретті жиілік диапазонында бір уақытта резонанс жасайды, осылайша бұрын талап етілетін үш антенна бірлігін бір бірлікпен ауыстырады.

Көп қабатты төмен температурада қосылатын керамикалық (LTCC) интеграциясы: мультиплексор мен антеннаны РЖ алдыңғы жағында біріктіру арқылы сүзгілеу, кедергілерді сәйкестендіру және сәуле шығару элементі бір блокқа біріктіріліп, борттық жүктемені айтарлықтай азайтады.

1.2 Конформды антенналар және көп бағытты жоғары сәулелену

Ұшқышсыз ұшу аппараттарының (ҰҰА) аэродинамикалық конфигурациясын бұзбау және аэродинамикалық кедергіні азайту үшін конформды антенна технологиясы сыртқы қамшы антенналарды жылдам ауыстырады.

Микрожолақты патч массивтері мен икемді баспа схемасы (FPC) антенналарын ұшқышсыз ұшақ қанаттарының алдыңғы жиегіне, қону шассиіне немесе композиттік фюзеляждың ішкі бөлігіне тікелей және жасырын түрде біріктіру арқылы «біртексіз» орнатуға қол жеткізіледі. Дегенмен, конформды конструкциялар көбінесе әуе корпусының қисықтығымен шектеледі, бұл радиациялық үлгінің оңай бұрмалануына әкелуі мүмкін. Инженерлер беткі толқындарды басқару үшін метаматериалдарды енгізуде, бұл антеннаның тіпті әуе корпусының бағытын күрт өзгерту кезінде де (мысалы, сүңгу немесе жоғары бұрыштық бұрылыстар) кезінде тамаша жан-жақты айналмалылық пен айналмалы поляризация сипаттамаларын сақтауды қамтамасыз етеді, осылайша бейнені беру кезінде көп жолдық әсерлерден туындаған кескіннің жыртылуын немесе жыпылықтауын тиімді басады.

2. UAV навигациялық антеннасының технологиясы: бүкіл жүйе бойынша жоғары дәлдік пен радиожиілік кедергіге төзімділік

Навигациялық жүйелер ұшқышсыз ұшақтың «көзі» қызметін атқарады. Сантиметрлік деңгейдегі автономды тексерулерді орындайтын өнеркәсіптік UAV немесе қоғамдық қауіпсіздік үшін пайдаланылатын арнайы жабдық болсын, екеуі де тұрақты және сенімді спутниктік навигация жүйелеріне (GNSS) қатты сүйенеді.

2.1 Жүйе бойынша көп жиілікті жоғары дәлдіктегі позициялау

RTK (нақты уақыттағы кинематикалық) және PPP (нақты нүктенің орналасуы) техникалық талаптарын қанағаттандыру үшін заманауи UAV навигациялық антенналары Қытайдың BeiDou (B1/B2/B3), АҚШ GPS (L1/B2/B3), АҚШ GPS (L1/B2/B3) және GLNASSile-ді қоса алғанда, әлемнің негізгі навигациялық жүйелерінің барлық жиілік диапазондарын бір уақытта қамтуға қабілетті болуы керек.

Инженерлік дизайнда жоғары дәлдіктегі навигациялық антенналарды бағалаудың негізгі көрсеткіші фазалық орталықтың өзгеруі (PCV) болып табылады.

Инженерлер антеннаның электрлік фазалық орталығы мен физикалық орталықтың кеңістікте миллиметрге сәйкес келуін қамтамасыз ету үшін көп ағынды желі дизайнын пайдаланады.

Төмен биіктік бұрыштарында антеннаның күшейту өнімділігін оңтайландыру арқылы дрон қалалық каньондар мен орманды аумақтар сияқты күрделі электромагниттік орталарда әлі де жеткілікті мөлшерде «төмен биіктіктегі спутниктерге» бекітіліп, позицияның жоғалуын болдырмайды.

 

2.2 Төртбұрышты спираль антеннасының эволюциясы және миниатюризациясы

Шағын және тұтынушылық дәрежедегі дрондарда төртбұрышты спираль антеннасы (QHA) бірегей құрылымдық артықшылықтарына байланысты таңдаулы таңдау болып табылады. QHA тамаша дөңгелек поляризация тазалығын (яғни, өте төмен осьтік қатынас) және үлкен металл жер жазықтығының қажетінсіз тамаша жарты шар тәрізді сәулелену үлгісін беруге қабілетті.

Технологиялық прогрестің қазіргі бағыты диэлектрлік субстрат ретінде жоғары диэлектрлік тұрақты микротолқынды керамика қолдануды қамтиды. Диэлектрлік өтімділікті арттыру арқылы антеннаның физикалық өлшемдерін 60% -дан астам азайтуға болады. Оған қоса, біріктірілген жоғары сызықты төмен шу күшейткішімен (LNA) және жоғары Q беттік акустикалық толқын (SAW)/көлемді акустикалық толқын (BAW) сүзгілерімен біріктірілгенде, жердегі базалық станциялардан (5G/6G сигналдары сияқты) күшті гармоникалық кедергілерді көзде сүзуге болады.

3. Дронға қарсы антенна технологиясы: электромагниттік кептелуден көшу интеграцияланған байланысқа, сезінуге және есептеуге

Төмен биіктік экономикасының өрлеуі заңсыз «қара ұшатын» дрондарға қарсы қорғаныс технологияларын жаңартуды қажет етеді. Дәстүрлі қарсы антенналар негізінен көп бағытты, жоғары қуатты кептелуді пайдаланады; бұл «күйген жер» тәсілі қоршаған азаматтық байланыс желілеріне кедергі келтіруі мүмкін. Жаңа буынды қарсы шара антенна технологиясы интеллектке, бағыттылыққа және коммуникацияларды, сезу мен есептеулерді біріктіруге қарай дамып келеді.

3.1 5G-A біріктірілген сезу және байланыс және метабеттік фазалық массивтер

Төмен биіктіктегі әуе кеңістігін 5G-A (5G-Advanced) және болашақ 6G желілерімен қамту арқылы Біріктірілген зондтау және байланыс (ISAC) антенналары РЖ саласындағы алдыңғы қатарлы зерттеу тақырыбына айналды.

Қарсы шаралар жүйесі енді жалғыз 'кеспе' емес, радарларды анықтау мен электромагниттік басуды біріктіретін интеллектуалды терминалдарға айналды.

Белсенді электронды сканерленген массив (AESA) антенналары: Сандық сәулені қалыптастыру (DBF) алгоритмдерімен біріктірілген қарсы шаралар массивтері ұзақ қашықтыққа кіретін UAV-ларға электромагниттік кедергіні бағыттау үшін өте қысқа уақыт ішінде (миллисекундтық шкала) жоғары кірісті тар сәулелерді синтездей алады.

Қайта конфигурацияланатын интеллектуалды метабеттер (RIS): метабеттік элементтердің фазасын нақты уақыт режимінде динамикалық түрде өзгерту арқылы бұл жүйелер шағылысқан немесе жіберілетін сәулелерді икемді түрде басқара алады, бұл төмен қуатты, жан-жақты және үнемді электромагниттік қоршауларды салуға мүмкіндік береді.

3.2 Ультра кең жолақты бағытты басу және адаптивті сәулені кесу

Заманауи заңсыз ұшқышсыз ұшу аппараттары қашықтан басқару және бейне жіберу үшін жиілікті секіру таралу спектрінің (FHSS) технологиясын және стандартты емес жиілік диапазондарын жиі қолданады, бұл өте кең динамикалық жұмыс диапазонына ие болу үшін қарсы әрекет ету антенналарын қажет етеді.

Логарифмдік-периодтық диполь (LPDA) және жоғары кірісті мүйізді антенналық массивтер ультра кең жолақты сипаттамаларына байланысты портативті «кептелетін зеңбіректер» мен бекітілген қорғаныс станцияларында кеңінен қолданылады. Кептелу операциялары кезінде достық заңды әуе кемелеріне кепілдік зақым келтіру мәселесін шешу үшін заманауи қарсы әрекет ету антенна жүйелері адаптивті сәулені жою технологиясын енгізді. Цифрлық сигналды өңдеу жағында, антенна рұқсат етілмеген дрондарға бағытталған болса да, ол достық полиция және құтқару ұшқышсыз ұшақтары немесе жақын маңдағы азаматтық базалық станциялар бағытында автоматты түрде электромагниттік ойықтарды (яғни, радиацияның жоғарылауы нөлге жақын соқыр нүктелер) жасай алады, осылайша достық байланыспен сипатталатын жетілдірілген қорғаныс конфигурациясына қол жеткізе алады.

4. Антенна жасау технологиясының қысқаша мазмұны және болашаққа болжамы

Болашақта төмен биіктіктегі байланыс, навигация және қарсы шаралар антенна технологиялары бұдан былай оқшауланған даму жолдарын ұстанбайды, оның орнына терең интеграция, миниатюризация және интеллект сипаттамаларын көрсетеді:

 

Антенна инженерлері үшін болашақтың қиындықтары РЖ аппаратурасының дизайнында ғана емес, сонымен қатар озық физикалық электромагниттерді, алдыңғы қатарлы материалтануды және жасанды интеллект алгоритмдерін үздіксіз біріктіру жолында болады. Күрделі төмен биіктіктегі арналардағы электромагниттердің шекараларын үздіксіз ілгерілету қауіпсіз, тиімді және біркелкі төмен биіктіктегі заттар интернетін құрудың негізі болып табылады.