Спільна конструкція з декількома антенами для БПЛА квадрокоптера

Спільна конструкція з декількома антенами для БПЛА квадрокоптера

БПЛА широко використовуються у військових і цивільних секторах.

Окрім системи керування польотом, стабільна робота БПЛА значною мірою залежить від багатоантенної системи для зовнішнього обміну даними в реальному часі. У цьому документі представлено індивідуальну конструкцію з декількома антенами для БПЛА квадрокоптера, де докладно описано, як 8 антен, що працюють у 6 діапазонах частот, інтегровані в обмежений простір для підтримки надійного системного зв’язку.

Вимоги до конструкції:  Для системи потрібно 8 антен, що охоплюють 6 діапазонів частот:

Діапазони 5G:  Включно

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

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

Діапазон 1,4 ГГц:  1412-1497 МГц.

Діапазон 2,4 ГГц:  2412-2472 МГц.

Просторові обмеження:  доступний простір надзвичайно обмежений: корпус ротора є зрізаним (160 мм x 180 мм x 40 мм) із корисною окружністю 320 мм. У верхній частині фюзеляжу передбачено лише дві зони розміром 20 мм x 44 мм для розміщення антен. Основна проблема полягає в установці всіх антен із збереженням високої цілісності сигналу.

Ключові особливості конструкції:

Конструкція конформної роторної антени:  для пом’якшення коливань сигналу, спричинених обертанням ротора, у традиційних зовнішніх антенах використовується конформна конструкція. Чотири антени 5G і дві антени 1,4G кріпляться безпосередньо до зрізаної поверхні ротора. Завдяки оптимізованій компенсації лінії живлення антени 5G охоплюють 690–972 МГц, а антени 1,4 ГГц — 1324–1592 МГц.

Імітаційна модель

Картинка антени

Конструкція конформної роторної антени:  для пом’якшення коливань сигналу, спричинених обертанням ротора, у традиційних зовнішніх антенах використовується конформна конструкція. Чотири антени 5G і дві антени 1,4G кріпляться безпосередньо до зрізаної поверхні ротора. Завдяки оптимізованій компенсації лінії живлення антени 5G охоплюють 690–972 МГц, а Антени 1,4 ГГц покривають 1324-1592 МГц.

Коефіцієнт відбиття портів антени 5G

Коефіцієнт відбиття антенних портів 1.4G

Мініатюрна конструкція фюзеляжної антени: 

Імітаційна модель

Картинка антени

Дві антени 2,4 ГГц розташовані симетрично на фюзеляжі на площі 44 мм x 20 мм. У них використовуються 3-мм підкладки FR4 з ємнісною компенсацією та паразитними плямами для розширення смуги пропускання. Антени досягають коефіцієнта відбиття (S11) < -10 дБ у межах 2,35 ГГц-2,54 ГГц і зберігають ізоляцію понад 20 дБ.

S-параметри антени 2,4 ГГц

Висновок:  завдяки поєднанню вигнутих конформних конструкцій роторів із мініатюрними фюзеляжними антенами ефективно вирішуються проблеми з підключенням багатоантенних систем квадрокоптера. Польові випробування демонструють, що система підтримує безперебійний зв'язок навіть під час високошвидкісного польоту або різких маневрів.