Reka Bentuk Bersama Pelbagai Antena untuk Quadcopter UAV

Reka Bentuk Bersama Pelbagai Antena untuk Quadcopter UAV

UAV digunakan secara meluas merentasi sektor ketenteraan dan awam.

Di luar sistem kawalan penerbangan, operasi UAV yang stabil sangat bergantung pada sistem berbilang antena untuk pertukaran data luaran masa nyata. Dokumen ini mempersembahkan reka bentuk berbilang antena tersuai untuk quadcopter UAV, memperincikan cara 8 antena beroperasi merentasi 6 jalur frekuensi disepadukan dalam ruang terkurung untuk menyokong komunikasi sistem yang mantap.

Keperluan Reka Bentuk:  Sistem memerlukan 8 antena yang meliputi 6 jalur frekuensi:

Jalur 5G:  Termasuk

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

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

Jalur 1.4GHz:  1412-1497 MHz.

Jalur 2.4GHz:  2412-2472 MHz.

Kekangan Ruang:  Ruang yang tersedia sangat terhad: perumah rotor adalah frustum (160mm x 180mm x 40mm) dengan lilitan 320mm yang boleh digunakan. Fiuslaj atas hanya menyediakan dua kawasan 20mm x 44mm untuk penempatan antena. Cabaran utama terletak pada pemasangan semua antena sambil mengekalkan integriti isyarat yang tinggi.

Ciri Reka Bentuk Utama:

Reka Bentuk Antena Rotor Konformal:  Untuk mengurangkan turun naik isyarat yang disebabkan oleh putaran rotor dalam antena luaran tradisional, reka bentuk konformal digunakan. Empat antena 5G dan dua antena 1.4G digunakan terus pada permukaan frustum rotor. Dengan pampasan talian suapan yang dioptimumkan, antena 5G meliputi 690MHz-972MHz, dan antena 1.4GHz meliputi 1324MHz-1592MHz.

Model simulasi

Gambar antena

Reka Bentuk Antena Rotor Konformal:  Untuk mengurangkan turun naik isyarat yang disebabkan oleh putaran rotor dalam antena luaran tradisional, reka bentuk konformal digunakan. Empat antena 5G dan dua antena 1.4G digunakan terus pada permukaan frustum rotor. Dengan pampasan talian suapan yang dioptimumkan, antena 5G meliputi 690MHz-972MHz, dan Antena 1.4GHz meliputi 1324MHz-1592MHz.

Pekali pantulan port antena 5G

Pekali pantulan port antena 1.4G

Reka Bentuk Antena Fiuslaj Miniatur: 

Model simulasi

Gambar antena

Dua antena 2.4GHz diletakkan secara simetri pada fiuslaj dalam jejak kaki 44mm x 20mm. Ini menggunakan substrat 3mm FR4 dengan pampasan kapasitif dan tampalan parasit untuk meluaskan lebar jalur. Antena mencapai pekali pantulan (S11) < -10dB dalam 2.35GHz-2.54GHz dan mengekalkan pengasingan lebih besar daripada 20dB.

Parameter S antena 2.4GHz

Kesimpulan:  Dengan menggabungkan reka bentuk konformal melengkung pada rotor dengan antena fiuslaj kecil, cabaran ketersambungan sistem berbilang antena quadcopter diselesaikan dengan berkesan. Ujian lapangan menunjukkan bahawa sistem mengekalkan komunikasi yang lancar walaupun semasa penerbangan berkelajuan tinggi atau pergerakan tajam.