CN106410408B - 天线及应用该天线的无人机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种天线及应用该天线的无人机，其天线包括：设置有第一板面和与之相对的第二板面的基板、天线主体以及与所述天线主体连接的天线接口，所述天线接口和所述天线主体设置在所述第一板面上；该天线还包括设置在所述第二板面上的指南针单元，所述指南针单元与所述天线主体在垂直于所述基板的方向上的投影无重叠；有效降低了天线主体与指南针单元之间磁场的相互干扰；本发明所公开的一种采用了上述天线的无人机也同样具有以上功能。

Description

天线及应用该天线的无人机

技术领域

本发明涉及无人机通信领域，尤其涉及一种整合指南针的天线及应用该天线的无人机。

背景技术

目前无人机与遥控端的通信均基于无人机上的天线。同时，要了解无人机飞行时的位置信息、航行信息，电子指南针是无人机必须配置的硬件设备。无人机上通信天线、提供升力的马达等涉及电磁转化的设备在工作中均会产生一定强度的磁场，因此，为了保证电子指南针的精确性，同时，也考虑到电子指南针对天线信号的影响，现有技术中多采用将二者分开设置的技术方案，且电子指南针应尽量远离无人机上的所有马达。

将指南针与天线分开设置的技术方案，会占用较多的无人机空间，对无人机空间的设计有一定的不利影响。而目前已知的天线和指南针共存的布局方案中，天线的辐射部和指南针之间采用空间隔离的方式来降低彼此干扰，比如将天线和指南针分别置于PCB板上距离最远的两个端部。以避免天线辐射场与电子指南针之间的相互影响，提高指南针的精度。但此种布局的局限在于天线的辐射部和指南针之间隔离用的空余的PCB板空间会增加了天线总体尺寸，降低无人机的空间使用率。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明的目的在于提供一种设置有指南针且结构紧凑的天线。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：一种天线，包括：

基板，所述基板包括第一板面和与之相对的第二板面；

天线主体；

天线接口，与所述天线主体连接，所述天线接口和所述天线主体设置在所述第一板面上；

指南针单元，设置在所述第二板面上，所述指南针单元与所述天线主体在垂直于所述基板的方向上的投影无重叠。

优选的，所述天线还包括：

传输单元，所述天线主体通过所述传输单元与所述天线接口连接，所述传输单元与所述指南针单元在垂直于所述基板的方向上的投影无重叠。

优选的，所述基板呈长方形，所述天线主体设置在所述基板长度方向的一端；所述天线接口设置在所述基板长度方向的另一端。

优选的，所述指南针单元设置在所述第二板面的几何中心区域；所述传输单元沿所述第一板面的边缘铺设。

优选的，所述指南针单元设置在所述第二板面长度方向的中心区域，且位于所述基板宽度方向的一端；所述传输单元设置在所述基板宽度方向的另一端。

优选的，所述天线主体采用多次弯曲的形式铺设。

优选的，所述还包括：

指南针接口，所述指南针接口设置在所述第二板面上，并与所述指南针单元连接；

指南针馈线，所述指南针馈线设置在所述第二板面上，连接在所述指南针接口与所述指南针单元之间。

为了解决上述问题，本发明还提供一种无人机，包括：

机身；

机臂，所述机臂与所述机身连接，所述机臂数量至少为两个；

马达，所述马达设置在所述机臂端部；

该无人机还包括：

支架，所述支架与所述机身的下端连接，所述支架设置有如上所述的天线。

优选的，所述支架包括：

升降臂，所述升降臂与所述机身连接；

支撑臂，所述支撑臂与所述升降臂连接。

优选的，所述支架位于两个相邻的所述机臂之间，所述天线设置在所述支撑臂上。

与现有技术相比，本发明的天线，采用将指南针单元与天线主体设置在基板的不同板面上，且指南针单元与天线主体在垂直于基板的方向上的投影无重叠。有效的降低了天线辐射场与指南针单元自身磁场的相互影响，且使得二者可以较紧凑的安装在同一基板上，减小了天线体积。本发明提供的采用上述天线的无人机，也具有同样的技术效果。

同时，本发明还采用在作为辐射源的天线主体和作为信号输入输出端的天线接口之间加入仅用于传递信号的传输单元，进一步降低了天线辐射场与指南针单元自身磁场的相互影响。本发明提供的采用上述天线的无人机，也具有同样的技术效果。

附图说明

图1为一种天线的天线基板正视结构示意图；

图2为一种天线的天线基板后视结构示意图；

图3为一种天线的采用900MHz为工作频率时的辐射方向图；

图4为采用了本发明天线的无人机侧视图；

图5为采用了本发明天线的无人机其机架升降状态示意图；

图6为采用了本发明天线的无人机机架升起后的俯视图。

具体实施方式

以下参考附图1至附图6，对本发明的各实施例予以进一步地详尽阐述。

如附图1-3所示，一种天线，包括：

基板1，基板1用以装设天线的各功能元件；基板1包括第一板面12和与之相对的第二板面11。

天线主体2，该天线主体2作为天线的辐射源，用以接收和发射无线信号。

天线接口3，天线接口3与天线主体2连接，用以将天线主体2与信号处理设备相连并作为二者之间信号传递的端口。天线接口3和天线主体2设置在第一板面12上。

指南针单元5，设置在第二板面11上，指南针单元5与天线主体2在垂直于基板1的方向上的投影无重叠。

在具体实施中，天线主体2主要用于作为天线的辐射源，是天线接收和发送信号的硬件基础。一般采用在PCB板的板面架构微带线来实现。天线之所以会干扰电子指南针的准确性，其实质就是天线主体2发送或者接收无线信号时产生的磁场与自然磁场重合，如果电子指南针正好在天线主体2所产生的磁场中，则测量到的数据与实际自然磁场的数据必然存在偏差，导致指南针功能失效。同时，电子指南针工作时自带的磁场也有可能影响到天线发射信号和接收信号的精度。

如附图1、附图2所示，指南针单元5与天线主体2在垂直于基板1的方向的投影不重叠，避免指南针单元5的磁场与天线主体2辐射形成的电磁场在空间上重合导致的互相干扰，有效提升指南针单元5的精确性。

在其他实施例中，天线主体2也可以采用铺设金属矩阵的形式实现。

在其他实施例中，天线主体2与指南针单元5也可以设置在基板1的同一个板面上。

在其他实施例中，上述基板1的布局结构也适用于任何其他元器件与天线共存的布局，不仅限于指南针单元5与天线主体2共存的形式。采用上述结构实现在天线基板上结合其他元器件时，其他元器件的电磁场对天线不会造成的显著影响。

在本实施例中，本发明的天线还包括：

传输单元4，天线主体2通过传输单元4与天线接口3连接，传输单元4与指南针单元5在垂直于基板1的方向上的投影无重叠。

在本申请中，为了在天线中设置指南针单元5且尽量减小天线的体积，无法采用将指南针单元5与天线主体2各处天线一端的布局，为了避免天线主体2对指南针单元5的影响，在天线主体2与指南针单元5之间设置不具有信号发射和接收功能的传输单元，可以有效的降低天线主体2与指南针单元5之间磁场的干扰，使二者都可以正常工作。

在实际操作中，一般采用在经过指南针单元5临近区域的天线主体2替换为传输单元4的方式来降低二者磁场之间的干扰。具体的，传输单元4一般采用天线馈线来实现。因为天线馈线通常具有良好的屏蔽层，有效的降低其传输介质被外界信号干扰，具有良好的传输性能。用天线馈线来进行电信号传输，其材质和结构与微带线的差异导致了其对外的电磁辐射量很低。因此，传输单元4对其临近的指南针单元5的干扰相当微弱，基本不会影响指南针单元5的测量精度。进一步避免了指南针单元5的磁场受到天线主体2磁场的影响。

在其他实施例中，传输单元4也可以采用在天线主体2上覆盖屏蔽层的方式实现。

在本发明所提供的天线中，采用传输单元4来隔离天线主体2与指南针单元5的方式替换采用空间来隔离的方式，仅需要将天线主体2中与指南针单元5临近的部分替换为传输单元4，即可避免需要空出大量区域来隔绝天线主体2和指南针单元5。即解决了二者之间的干扰，又可以使得天线的布局紧凑，体积减小。

如附图1所示，在本实施例中，基板1外形呈长方形，天线主体2设置在基板1长度方向的一端；天线接口3设置在基板1长度方向的另一端。

在具体实施中，天线主体2的长度与其辐射强度成正比。同时天线接口3作为天线的与信号处理设备的接口，较大的面积可以减小接触的电阻，保证天线与信号处理设备之间的电信号衰减尽量减小。因此天线主体2和天线接口3均需要占用基板1（PCB板）的较大的铺设面积，将二者分别设置在基板1两端，便于天线接口3与信号处理设备连接。也有利于空出中间区域设置指南针单元5。该布局结构能够有效的利用基板1的空间，减小天线的体积。

如附图2所示，在本实施例中，指南针单元5设置在第二板面11的几何中心区域；传输单元4沿第一板面12的边缘铺设，用以避开指南针单元5的装设区域；传输单元4沿边缘铺设的部分与正常铺设的部分通过弯折部41进行衔接。传输单元4中的电信号或多或少会产生相应的磁场，为了避免与指南针单元5的相互干扰，采用弯折部41衔接的方式将临近指南针单元5的传输单元4铺设在基板1的边缘，可以降低干扰的同时，尽量为指南针单元5预留设置的空间。

在其他实施例中，基板1的布局形式还可以采用宽度方向均分的布局形式，即指南针单元5设置在第二板面11长度方向的中心区域，且位于基板1宽度方向的一端；传输单元4铺设在基板1宽度方向的另一端。有助于提高传输单元4的宽度，避免横截面积太小而导致信号衰减大、传输不良。

在其他实施例中，基板1的布局形式还可以采用传输单元4铺设在其宽度方向上的中心位置，指南针单元5布设在基板1宽度方向上的两侧的布局形式。

如附图1-2所示，指南针单元5设置第二板面11上，天线主体2与传输单元4铺设在第一板面12上。有利于进一步避免二者之间的相互干扰，提高天线中指南针单元5的精度。

如附图1所示，天线接口3设置在第一板面12上，与天线主体2同一侧便于天线主体2的连接和布线。

如附图1所示，在本实施例中，天线主体2采用多次弯折的形式铺设。多次弯折的天线主体2可以弥补被替换成传输单元4的那一部分天线主体2的长度，从而保证天线主体2的辐射强度不会减弱，进而保证天线的信号的覆盖范围。

如附图2所示，第二板面11还设置有与指南针单元5连接的指南针接口6；该指南针接口6与指南针单元5之间连接有指南针馈线7。使得指南针单元5可以方便的将其检测信号输出给相应的功能电路或者处理单元。

如附图4-6所示，为了解决上述问题，本发明还提供一种无人机，包括用于装载各功能模块（如飞行控制、通信处理、导航、拍摄等电路模块或实体模块）的机身8和与该机身8连接的机臂9，机臂9的数量至少为二根；优选的为三根以上，更有利于保持无人机飞行时的平衡。机臂9端部设置有马达91。

无人机还包括与机身8下端连接的支架10，该支架10设置有如上所述的天线。采用该结构的支架10可以有效的节省机身8内的布局空间，同时也增加天线与马达91之间的距离，降低马达91工作时其磁场对天线的干扰。

如附图5所示，在本实施例中,支架10为可相对于机身8进行升降动作的可动支架；支架10包括：一端与机身8连接的升降臂101；该升降臂101与机身8通过销轴连接并在机身8中配置相应的传动组件，使升降臂101可绕销轴进行轴向转动，以达到升降臂101相对机身8上下翻转的技术效果。支架10还包括：与升降臂101的另一端连接的支撑臂102。在机身8上装设可升降的支架10使得无人机升空后，该升降臂101向上翻转避免支架10遮挡机身8下挂载的摄像头。当无人机需要降落时，该升降臂101向下翻转，支架10恢复原状，完成对机身8的支撑，使无人机可以平稳着陆。

具体的，如附图6所示，当无人机升空后，其支架10升起时，有利于挂设在无人机飞行时，其挂载的摄像设备进行360度摄像或拍照（附图6为俯视图，挂载在机身8下端的摄像设备未示出），进一步增大了无人机的摄像范围。

如附图6所示，在本实施例中, 支架10位于两个相邻的机臂9之间，即支撑臂102位于两个相邻的机臂9之间，天线设置在支撑臂102上。当支撑臂102上升时，天线与相邻的两个马达91之间的相对距离均能保持最大。同样的，在天线的中心设置的指南针单元5，也可以使指南针尽量远离两个马达91，降低马达91工作磁场对指南针的干扰，以提升在支架10可升降的无人机中，其指南针单元5的精确性。

如附图3所示，附图3为本发明的天线的辐射方向图。在设置了指南针后其天线信号并没有被指南针干扰，同样实现了其工作在900MHz时360度的信号辐射，即附图3中标识为xz-plane的圆圈辐射范围。

在其他优选的实施例中，天线频率不限于900MHz，也可以采用2.4GHz或者其他的频率。

与现有技术相比，本发明的天线，采用将指南针单元5设置在基板1的不同板面上，且指南针单元5与天线主体2在垂直于基板1的方向上的投影无重叠。避免了指南针与天线间磁场的相互影响，使得二者可以紧凑的安装在同一PCB板上。

其次，在天线主体2和天线接口3的天线接口3之间加入仅用于传输信号的传输单元4作为隔离器件，进一步降低了天线辐射场与指南针单元5之间磁场的相互影响。本发明提供的采用上述天线的无人机，也具有同样的技术效果。

上述内容，仅为本发明的较佳实施例，并非用于限制本发明的实施方案，本领域普通技术人员根据本发明的主要构思和精神，可以十分方便地进行相应的变通或修改，故本发明的保护范围应以权利要求书所要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种天线，其特征在于，包括：

基板，所述基板包括第一板面和与之相对的第二板面；

天线主体；

天线接口，与所述天线主体连接，所述天线接口和所述天线主体设置在所述第一板面上；

指南针单元，设置在所述第二板面上，所述指南针单元与所述天线主体在垂直于所述基板的方向上的投影无重叠；

传输单元，所述天线主体通过所述传输单元与所述天线接口连接；所述传输单元设置有折弯部，所述折弯部沿所述第一板面的边缘铺设，以避开所述指南针单元在垂直于所述基板的方向上的投影。

2.如权利要求1所述的天线，其特征在于，所述基板呈长方形，所述天线主体设置在所述基板长度方向的一端；所述天线接口设置在所述基板长度方向的另一端。

3.如权利要求2所述的天线，其特征在于，所述指南针单元设置在所述第二板面的几何中心区域；所述传输单元沿所述第一板面的边缘铺设。

4.如权利要求2所述的天线，其特征在于，所述指南针单元设置在所述第二板面长度方向的中心区域，且位于所述基板宽度方向的一端；所述传输单元设置在所述基板宽度方向的另一端。

5.如权利要求2所述的天线，其特征在于，所述天线主体采用多次弯曲的形式铺设。

6.如权利要求1所述的天线，其特征在于，还包括：

指南针接口，所述指南针接口设置在所述第二板面上，并与所述指南针单元连接；

指南针馈线，所述指南针馈线设置在所述第二板面上，连接在所述指南针接口与所述指南针单元之间。

7.一种无人机，包括：

机身；

机臂，所述机臂与所述机身连接，所述机臂数量至少为两个；

马达，所述马达设置在所述机臂端部；

其特征在于，还包括：

支架，所述支架与所述机身的下端连接，所述支架设置有如权利要求1-6任一所述的天线。

8.如权利要求7所述的无人机，其特征在于，所述支架包括：

升降臂，所述升降臂与所述机身连接；

支撑臂，所述支撑臂与所述升降臂连接。

9.如权利要求8所述的无人机，其特征在于，所述支架位于两个相邻的所述机臂之间，所述天线设置在所述支撑臂上。