Ко-дизајн са више антена за беспилотне летелице квадрокоптера

Ко-дизајн са више антена за беспилотне летелице квадрокоптера

УАВ се у великој мери користе у војном и цивилном сектору.

Поред система контроле лета, стабилан рад УАВ-а се у великој мери ослања на систем са више антена за спољну размену података у реалном времену. Овај документ представља прилагођени дизајн са више антена за беспилотне летелице са квадрокоптерима, са детаљима о томе како је 8 антена које раде у 6 фреквентних опсега интегрисане у скученом простору како би се подржала робусна системска комуникација.

Захтеви за дизајн:  Систем захтева 8 антена које покривају 6 фреквентних опсега:

5Г опсези:  укључујући

700МХз (УЛ: 703-743 МХз, ДЛ: 758-798 МХз)

900МХз (УЛ: 889-915 МХз, ДЛ: 934-960 МХз).

Опсег 1,4 ГХз:  1412-1497 МХз.

Опсег 2,4 ГХз:  2412-2472 МХз.

Просторна ограничења:  Расположиви простор је изузетно ограничен: кућиште ротора је фрустум (160 мм к 180 мм к 40 мм) са 320 мм корисног обима. Горњи део трупа пружа само две области од 20 мм к 44 мм за постављање антене. Примарни изазов лежи у постављању свих антена уз одржавање високог интегритета сигнала.

Кључне карактеристике дизајна:

Конформни дизајн антене са ротором:  Да би се ублажиле флуктуације сигнала узроковане ротацијом ротора у традиционалним спољним антенама, користи се конформни дизајн. Четири 5Г антене и две 1.4Г антене се постављају директно на површину ротора. Са оптимизованом компензацијом линије напајања, 5Г антене покривају 690МХз-972МХз, а антене од 1,4ГХз покривају 1324МХз-1592МХз.

Симулациони модел

Слика антене

Конформни дизајн антене са ротором:  Да би се ублажиле флуктуације сигнала узроковане ротацијом ротора у традиционалним спољним антенама, користи се конформни дизајн. Четири 5Г антене и две 1.4Г антене се постављају директно на површину ротора. Уз оптимизовану компензацију напојне линије, 5Г антене покривају 690МХз-972МХз, а Антене од 1,4 ГХз покривају 1324МХз-1592МХз.

Коефицијент рефлексије портова 5Г антена

Коефицијент рефлексије 1.4Г антенских портова

Миниатуризовани дизајн антене трупа: 

Симулациони модел

Слика антене

Две антене од 2,4 ГХз постављене су симетрично на труп у оквиру отиска 44 мм к 20 мм. Они користе 3мм ФР4 подлоге са капацитивном компензацијом и паразитским закрпама за проширење пропусног опсега. Антене постижу коефицијент рефлексије (С11) < -10дБ унутар 2,35ГХз-2,54ГХз и одржавају изолацију већу од 20дБ.

С-параметри антене 2,4 ГХз

Закључак:  Комбиновањем закривљених конформних дизајна на роторима са минијатуризованим антенама трупа, проблеми повезивања система са више антена квадрокоптера су ефикасно решени. Теренски тестови показују да систем одржава беспрекорну комуникацију чак и током лета великом брзином или оштрих маневара.