Un co-proiectare cu mai multe antene pentru UAV-uri Quadcopter

Un co-proiectare cu mai multe antene pentru UAV-uri Quadcopter

UAV-urile sunt utilizate pe scară largă în sectoarele militar și civil.

Dincolo de sistemul de control al zborului, o funcționare stabilă a UAV se bazează în mare măsură pe un sistem cu mai multe antene pentru schimbul de date externe în timp real. Acest document prezintă un design personalizat cu mai multe antene pentru UAV-uri quadcopter, care detaliază modul în care 8 antene care funcționează pe 6 benzi de frecvență sunt integrate într-un spațiu restrâns pentru a sprijini o comunicare robustă a sistemului.

Cerințe de proiectare:  Sistemul necesită 8 antene care acoperă 6 benzi de frecvență:

Benzi 5G:  Inclusiv

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

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

Banda de 1,4 GHz:  1412-1497 MHz.

Banda de 2,4 GHz:  2412-2472 MHz.

Constrângeri spațiale:  Spațiul disponibil este extrem de limitat: carcasa rotorului este un tronc (160 mm x 180 mm x 40 mm) cu o circumferință utilă de 320 mm. Fuzelajul superior oferă doar două zone de 20 mm x 44 mm pentru plasarea antenei. Provocarea principală constă în montarea tuturor antenelor, menținând în același timp o integritate ridicată a semnalului.

Caracteristici cheie de design:

Design conform antenei cu rotor:  Pentru a atenua fluctuațiile semnalului cauzate de rotația rotorului în antenele externe tradiționale, este folosit un design conform. Patru antene 5G și două antene 1.4G sunt aplicate direct pe suprafața trunchiului rotorului. Cu compensare optimizată a liniilor de alimentare, antenele 5G acoperă 690MHz-972MHz, iar antenele de 1,4GHz acoperă 1324MHz-1592MHz.

Model de simulare

Imaginea antenă

Design conform antenei cu rotor:  Pentru a atenua fluctuațiile semnalului cauzate de rotația rotorului în antenele externe tradiționale, este folosit un design conform. Patru antene 5G și două antene 1.4G sunt aplicate direct pe suprafața trunchiului rotorului. Cu compensarea optimizată a liniei de alimentare, antenele 5G acoperă 690MHz-972MHz, iar Antenele de 1,4 GHz acopera 1324MHz-1592MHz.

Coeficientul de reflexie al porturilor de antenă 5G

Coeficientul de reflexie al porturilor de antenă 1.4G

Design antenă miniaturizată pentru fuzelaj: 

Model de simulare

Imaginea antenă

Două antene de 2,4 GHz sunt amplasate simetric pe fuzelaj într-o amprentă de 44 mm x 20 mm. Acestea utilizează substraturi FR4 de 3 mm cu compensare capacitivă și patch-uri parazite pentru a lărgi lățimea de bandă. Antenele ating un coeficient de reflexie (S11) < -10dB în intervalul 2,35GHz-2,54GHz și mențin izolarea mai mare de 20dB.

Parametri S antenei de 2,4 GHz

Concluzie:  prin combinarea modelelor curbate conform rotoarelor cu antene de fuselaj miniaturizate, provocările de conectivitate ale sistemelor cu mai multe antene quadcopter sunt rezolvate în mod eficient. Testele pe teren demonstrează că sistemul menține o comunicare perfectă chiar și în timpul zborului de mare viteză sau manevrelor ascuțite.