Spoločný dizajn s viacerými anténami pre kvadrokoptérové UAV
UAV sú široko využívané vo vojenskom a civilnom sektore.
Okrem systému riadenia letu sa stabilná prevádzka UAV vo veľkej miere spolieha na systém s viacerými anténami na výmenu externých údajov v reálnom čase. Tento dokument predstavuje prispôsobený viacanténny dizajn pre kvadrokoptérové UAV, podrobne popisuje, ako je 8 antén pracujúcich v 6 frekvenčných pásmach integrovaných v obmedzenom priestore na podporu robustnej systémovej komunikácie.
Požiadavky na dizajn: Systém vyžaduje 8 antén pokrývajúcich 6 frekvenčných pásiem:
5G pásma: Vrátane
700 MHz (UL: 703-743 MHz, DL: 758-798 MHz)
900 MHz (UL: 889-915 MHz, DL: 934-960 MHz).
Pásmo 1,4 GHz: 1412-1497 MHz.
Pásmo 2,4 GHz: 2412-2472 MHz.
Priestorové obmedzenia: Dostupný priestor je extrémne obmedzený: kryt rotora je zrezaný (160 mm x 180 mm x 40 mm) s využiteľným obvodom 320 mm. Horná časť trupu poskytuje iba dve oblasti 20 mm x 44 mm na umiestnenie antény. Hlavnou výzvou je namontovať všetky antény pri zachovaní vysokej integrity signálu.
Kľúčové vlastnosti dizajnu:
Konštrukcia konformnej rotorovej antény: Na zmiernenie kolísania signálu spôsobeného rotáciou rotora v tradičných externých anténach sa používa konformný dizajn. Štyri 5G antény a dve 1,4G antény sú aplikované priamo na zrezaný povrch rotora. S optimalizovanou kompenzáciou prívodného vedenia pokrývajú 5G antény 690MHz-972MHz a 1,4GHz antény pokrývajú 1324MHz-1592MHz.
Simulačný model
Obraz z antény
Konštrukcia konformnej rotorovej antény: Na zmiernenie kolísania signálu spôsobeného rotáciou rotora v tradičných externých anténach sa používa konformný dizajn. Štyri 5G antény a dve 1,4G antény sú aplikované priamo na zrezaný povrch rotora. S optimalizovanou kompenzáciou prívodného vedenia pokrývajú 5G antény 690 MHz – 972 MHz a 1,4GHz antény pokrývajú 1324MHz-1592MHz.
Koeficient odrazu 5G anténnych portov
Koeficient odrazu 1,4G anténnych portov
Dizajn miniatúrnej trupovej antény:
Simulačný model
Obraz z antény
Dve 2,4 GHz antény sú umiestnené symetricky na trupe s rozmermi 44 mm x 20 mm. Tie využívajú 3mm FR4 substráty s kapacitnou kompenzáciou a parazitnými záplatami na rozšírenie šírky pásma. Antény dosahujú koeficient odrazu (S11) < -10 dB v rozsahu 2,35 GHz až 2,54 GHz a zachovávajú izoláciu vyššiu ako 20 dB.
S-parametre antény 2,4 GHz
Záver: Kombináciou zakrivených konformných dizajnov na rotoroch s miniaturizovanými trupovými anténami sú efektívne vyriešené problémy s konektivitou kvadrokoptérových multianténnych systémov. Testy v teréne dokazujú, že systém udržiava bezproblémovú komunikáciu aj počas letu vysokou rýchlosťou alebo ostrých manévrov.
