Совместная разработка нескольких антенн для БПЛА-квадрокоптеров

Совместная разработка нескольких антенн для БПЛА-квадрокоптеров

БПЛА широко используются в военном и гражданском секторах.

Помимо системы управления полетом, стабильная работа БПЛА во многом зависит от системы с несколькими антеннами для обмена внешними данными в режиме реального времени. В этом документе представлена ​​индивидуальная конструкция с несколькими антеннами для БПЛА-квадрокоптеров, в которой подробно описано, как 8 антенн, работающих в 6 диапазонах частот, интегрируются в ограниченном пространстве для обеспечения надежной системной связи.

Требования к конструкции:  Для системы требуется 8 антенн, охватывающих 6 диапазонов частот:

Полосы 5G:  в том числе

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

900 МГц (UL: 889–915 МГц, DL: 934–960 МГц).

Диапазон 1,4 ГГц:  1412–1497 МГц.

Диапазон 2,4 ГГц:  2412–2472 МГц.

Пространственные ограничения:  Доступное пространство крайне ограничено: корпус ротора представляет собой усеченную форму (160 x 180 x 40 мм) с полезной окружностью 320 мм. В верхней части фюзеляжа предусмотрены только две площадки размером 20х44 мм для размещения антенн. Основная задача заключается в установке всех антенн при сохранении высокой целостности сигнала.

Ключевые особенности дизайна:

Конформная конструкция антенны с ротором.  Для смягчения флуктуаций сигнала, вызванных вращением ротора в традиционных внешних антеннах, используется конформная конструкция. Четыре антенны 5G и две антенны 1,4G прикреплены непосредственно к усеченной поверхности ротора. Благодаря оптимизированной компенсации фидерной линии антенны 5G охватывают диапазон 690–972 МГц, а антенны 1,4 ГГц — 1324–1592 МГц.

Имитационная модель

Изображение антенны

Конформная конструкция антенны с ротором.  Для смягчения флуктуаций сигнала, вызванных вращением ротора в традиционных внешних антеннах, используется конформная конструкция. Четыре антенны 5G и две антенны 1,4G прикреплены непосредственно к усеченной поверхности ротора. Благодаря оптимизированной компенсации фидерной линии антенны 5G охватывают диапазон 690–972 МГц, а Антенны 1,4 ГГц охватывают диапазон 1324–1592 МГц.

Коэффициент отражения антенных портов 5G

Коэффициент отражения антенных портов 1,4G

Миниатюрная конструкция антенны фюзеляжа: 

Имитационная модель

Изображение антенны

Две антенны 2,4 ГГц расположены симметрично на фюзеляже на площади 44 x 20 мм. В них используются подложки FR4 толщиной 3 мм с емкостной компенсацией и паразитными накладками для расширения полосы пропускания. Антенны достигают коэффициента отражения (S11) < -10 дБ в диапазоне 2,35–2,54 ГГц и поддерживают изоляцию более 20 дБ.

S-параметры антенны 2,4 ГГц

Вывод:  сочетание изогнутых конформных конструкций несущих винтов с миниатюрными фюзеляжными антеннами эффективно решает проблемы подключения многоантенных систем квадрокоптеров. Полевые испытания показывают, что система поддерживает бесперебойную связь даже во время высокоскоростного полета или резких маневров.