So-zasnova z več antenami za Quadcopter UAV

So-zasnova z več antenami za Quadcopter UAV

UAV se v veliki meri uporabljajo v vojaškem in civilnem sektorju.

Poleg sistema za nadzor letenja je stabilno delovanje UAV močno odvisno od sistema z več antenami za zunanjo izmenjavo podatkov v realnem času. Ta dokument predstavlja prilagojeno zasnovo z več antenami za UAV kvadrokopterje, pri čemer je podrobno opisano, kako je 8 anten, ki delujejo v 6 frekvenčnih pasovih, integriranih v zaprtem prostoru za podporo robustne sistemske komunikacije.

Zahteve za načrtovanje:  Sistem potrebuje 8 anten, ki pokrivajo 6 frekvenčnih pasov:

Pasovi 5G:  Vključno

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

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

1,4 GHz pas:  1412-1497 MHz.

2,4 GHz pas:  2412–2472 MHz.

Prostorske omejitve:  Razpoložljiv prostor je izjemno omejen: ohišje rotorja je frustum (160 mm x 180 mm x 40 mm) z uporabnim obsegom 320 mm. Zgornji del trupa nudi samo dve površini 20 mm x 44 mm za namestitev antene. Glavni izziv je namestitev vseh anten ob ohranjanju visoke integritete signala.

Ključne značilnosti oblikovanja:

Konformna zasnova rotorske antene:  za ublažitev nihanj signala, ki jih povzroča vrtenje rotorja v tradicionalnih zunanjih antenah, je uporabljena konformna zasnova. Štiri antene 5G in dve anteni 1,4G so pritrjene neposredno na prisekano površino rotorja. Z optimizirano kompenzacijo napajalne linije antene 5G pokrivajo 690MHz–972MHz, antene 1,4GHz pa 1324MHz–1592MHz.

Simulacijski model

Slika antene

Konformna zasnova rotorske antene:  za ublažitev nihanj signala, ki jih povzroča vrtenje rotorja v tradicionalnih zunanjih antenah, je uporabljena konformna zasnova. Štiri antene 5G in dve anteni 1,4G so nameščene neposredno na površino rotorja. Z optimizirano kompenzacijo napajalne linije antene 5G pokrivajo 690MHz–972MHz in Antene 1,4 GHz pokrivajo 1324MHz-1592MHz.

Odbojni koeficient vrat antene 5G

Odbojni koeficient vrat antene 1,4G

Miniaturizirana zasnova antene na trupu: 

Simulacijski model

Slika antene

Dve 2,4 GHz anteni sta nameščeni simetrično na trupu znotraj odtisa 44 mm x 20 mm. Ti uporabljajo 3 mm substrate FR4 s kapacitivno kompenzacijo in parazitske zaplate za razširitev pasovne širine. Antene dosegajo odbojni koeficient (S11) < -10dB znotraj 2,35GHz-2,54GHz in vzdržujejo izolacijo večjo od 20dB.

S-parametri antene 2,4 GHz

Sklep:  S kombinacijo ukrivljenih konformnih zasnov na rotorjih z miniaturiziranimi antenami na trupu so izzivi povezljivosti sistemov z več antenami kvadrokopterjev učinkovito rešeni. Testi na terenu dokazujejo, da sistem ohranja brezhibno komunikacijo tudi med hitrim letom ali ostrimi manevri.