Đồng thiết kế nhiều ăng-ten cho máy bay không người lái Quadcopter

Đồng thiết kế nhiều ăng-ten cho máy bay không người lái Quadcopter

UAV được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực quân sự và dân sự.

Ngoài hệ thống điều khiển chuyến bay, hoạt động ổn định của UAV còn phụ thuộc rất nhiều vào hệ thống nhiều ăng-ten để trao đổi dữ liệu bên ngoài theo thời gian thực. Tài liệu này trình bày một thiết kế nhiều ăng-ten tùy chỉnh cho máy bay không người lái 4 cánh, trình bày chi tiết cách tích hợp 8 ăng-ten hoạt động trên 6 dải tần trong một không gian hạn chế để hỗ trợ hệ thống liên lạc mạnh mẽ.

Yêu cầu thiết kế:  Hệ thống yêu cầu 8 anten phủ 6 dải tần:

Băng tần 5G:  Bao gồm

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

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

Băng tần 1.4GHz:  1412-1497 MHz.

Băng tần 2.4GHz:  2412-2472 MHz.

Hạn chế về không gian:  Không gian có sẵn cực kỳ hạn chế: vỏ rôto là một tấm chắn (160mm x 180mm x 40mm) với chu vi sử dụng được là 320mm. Thân máy bay phía trên chỉ cung cấp hai khu vực 20mm x 44mm để đặt ăng-ten. Thách thức chính nằm ở việc lắp tất cả ăng-ten trong khi vẫn duy trì được tính toàn vẹn tín hiệu cao.

Các tính năng thiết kế chính:

Thiết kế ăng-ten rôto phù hợp:  Để giảm thiểu sự dao động tín hiệu do quay rôto trong ăng ten ngoài truyền thống, một thiết kế phù hợp đã được sử dụng. Bốn ăng-ten 5G và hai ăng-ten 1.4G được gắn trực tiếp lên bề mặt bực bội của rô-to. Với khả năng bù đường truyền được tối ưu hóa, ăng-ten 5G bao phủ dải tần 690 MHz-972 MHz và ăng-ten 1,4 GHz bao phủ dải tần 1324 MHz-1592 MHz.

Mô hình mô phỏng

Hình ảnh ăng-ten

Thiết kế ăng-ten rôto phù hợp:  Để giảm thiểu sự dao động tín hiệu do quay rôto trong ăng ten ngoài truyền thống, một thiết kế phù hợp đã được sử dụng. Bốn ăng-ten 5G và hai ăng-ten 1.4G được gắn trực tiếp lên bề mặt bực bội của rô-to. Với khả năng bù đường truyền được tối ưu hóa, ăng-ten 5G bao phủ dải tần 690 MHz-972 MHz và Ăng -ten 1,4 GHz bao phủ 1324 MHz-1592 MHz.

Hệ số phản xạ của cổng ăng ten 5G

Hệ số phản xạ của cổng ăng ten 1.4G

Thiết kế ăng-ten thân máy bay thu nhỏ: 

Mô hình mô phỏng

Hình ảnh ăng-ten

Hai ăng-ten 2,4 GHz được đặt đối xứng trên thân máy bay với kích thước 44mm x 20 mm. Chúng sử dụng chất nền FR4 3 mm với khả năng bù điện dung và các miếng vá ký sinh để mở rộng băng thông. Ăng-ten đạt hệ số phản xạ (S11) < -10dB trong phạm vi 2,35GHz-2,54GHz và duy trì khả năng cách ly lớn hơn 20dB.

Thông số S ăng-ten 2.4GHz

Kết luận:  Bằng cách kết hợp các thiết kế phù hợp cong trên cánh quạt với ăng-ten thân máy bay thu nhỏ, những thách thức về khả năng kết nối của hệ thống nhiều ăng-ten quadcopter được giải quyết một cách hiệu quả. Các thử nghiệm thực địa chứng minh rằng hệ thống duy trì liên lạc liền mạch ngay cả khi bay tốc độ cao hoặc di chuyển gấp.