CN108417978B - 无人机内置双频天线及无人机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种无人机内置双频天线及无人机。该无人机内置双频天线包括：第一频段微带天线和第二频段微带天线；第一频段微带天线包括：第一基板、设置在第一基板的第一面的第一微带馈线和接地端、设置在第一基板的第二面的接地端以及馈电同轴线；馈电同轴线的馈电端与第一微带馈线的第一端连接，馈电同轴线的接地端与第一面的接地端连接；第一面的接地端与第二面的接地端连接；第二频段微带天线包括：第二基板和设置在第二基板上的第二微带馈线；第一频段微带天线与第二频段微带天线连接。本发明实施例的双频天线可以内置在无人机，能够满足内置在无人机中的空间尺寸要求，而且由于第二接地端的存在，使得环境干扰的影响较小。

Description

无人机内置双频天线及无人机
技术领域
本发明涉及天线技术领域，尤其涉及一种无人机内置双频天线及无人机。
背景技术
随着无线通信的飞速发展，各种数据业务的需求，天线设计主要朝着小型化、多频段及宽频带发展。微带天线由于具有结构紧凑、体积小、重量轻、成本低、易于与微带线路集成等优点，得到越来越广泛的应用。微带天线是在带有接地板的介质基板上贴导体贴片所构成的天线，利用同轴线馈电，使导体贴片和接地板间激励起电磁场，利用缝隙向外辐射。
现有的无人机内置双频天线，一般设置在脚架内，而且一般为2.4GHz和5.8GHz微带天线，由于工作在低频段的微带天线(例如900MHz微带天线)的尺寸较大，受脚架的尺寸限制，无法设置在脚架内。无人机机臂虽然空间尺寸相对无人机脚架要大，但无人机机臂环境较复杂，容易影响天线的通信信号。
因此，对于本领域技术人员来说，亟需实现一种既可以解决空间尺寸问题又可以解决环境干扰问题的无人机内置双频天线。
发明内容
本发明提供一种无人机内置双频天线及无人机，以实现一种既可以解决空间尺寸问题又可以解决环境干扰问题的无人机内置双频天线。
为了解决上述技术问题，本发明提供了以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种无人机内置双频天线，包括：
第一频段微带天线和第二频段微带天线；
其中，所述第一频段微带天线，包括：第一基板、设置在所述第一基板的第一面的第一微带馈线、设置在所述第一基板的第一面的接地端、设置在所述第一基板的第二面的接地端以及馈电同轴线；
所述馈电同轴线的馈电端与所述第一微带馈线的第一端连接，所述馈电同轴线的接地端与所述第一面的接地端连接；
所述第一面的接地端与所述第二面的接地端连接；
所述第二频段微带天线，包括：第二基板和设置在所述第二基板上的第二微带馈线；所述第一频段微带天线与所述第二频段微带天线连接。
在一种可能的实现方式中所述第一基板的第二面的接地端用于与所述无人机的电机连接。
在一种可能的实现方式中，所述第一微带馈线用于与所述无人机的电机连接。
在一种可能的实现方式中，所述第一频段微带天线，还包括：
设置在所述第一基板的第二面的U型结构；
所述第二面的接地端沿所述第一基板的长度方向设置，且位于所述U型结构的开口内的中部；所述第二面的接地端通过所述U型结构的底端用于与所述电机连接；所述U型结构的开口朝向靠近所述馈电同轴线的方向。
在一种可能的实现方式中，所述第一频段微带天线，还包括：
设置在所述第一基板的第二面的U型结构；
所述第二面的接地端沿所述第一基板的长度方向设置，且位于所述U型结构的开口内的中部；所述第二面的接地端通过所述U型结构的底端用于与所述第二微带馈线连接；所述U型结构的开口朝向靠近所述馈电同轴线的方向。
在一种可能的实现方式中，所述第一微带馈线的形状为沿所述第一基板的长度方向的直线型；
所述第二微带馈线的形状为曲线型。
在一种可能的实现方式中，还包括设置在所述第一基板上的至少一个通孔；
所述第一面的接地端与所述第二面的接地端通过所述至少一个通孔连接。
在一种可能的实现方式中，所述第二微带馈线与所述第一微带馈线的第二端连接。
在一种可能的实现方式中，所述第一基板为由FR-4等级的材质制成的基板；
所述第二基板为由FR-4等级的材质制成的基板。
在一种可能的实现方式中，所述第一频段微带天线为900MHz微带天线；
所述第二频段微带天线为2.4GHz微带天线。
第二方面，本发明提供一种无人机，包括：
机臂和脚架，还包括如第一方面中任一项所述的无人机内置双频天线；所述无人机内置双频天线的第一频段微带天线设置在所述机臂内，所述无人机内置双频天线的第二频段微带天线设置在所述脚架内。
本发明提供的无人机内置双频天线及无人机，包括：第一频段微带天线和第二频段微带天线；其中，所述第一频段微带天线，包括：第一基板、设置在所述第一基板的第一面的第一微带馈线、设置在所述第一基板的第一面的接地端、设置在所述第一基板的第二面的接地端以及馈电同轴线；所述馈电同轴线的馈电端与所述第一微带馈线的第一端连接，所述馈电同轴线的接地端与所述第一面的接地端连接；所述第一面的接地端与所述第二面的接地端连接；所述第二频段微带天线，包括：第二基板和设置在所述第二基板上的第二微带馈线；所述第一频段微带天线与所述第二频段微带天线连接，上述第一频段微带天线与第二频段微带天线能够内置在无人机中，且满足内置的空间尺寸要求，而且由于第二面的接地端的存在，使得无人机内部的电机线、灯板线及其他天线的同轴线等内部线缆对该内置双频天线产生的环境干扰的影响较小，从而使该内置双频天线能在复杂的电磁环境下正常工作。
附图说明
图1为本发明无人机内置双频天线一实施例的结构示意图；
图2为本发明无人机内置双频天线另一实施例的结构示意图一；
图3为本发明无人机内置双频天线另一实施例的结构示意图二；
图4为本发明无人机内置双频天线另一实施例的结构示意图三；
图5为本发明无人机内置双频天线一实施例的双频微带天线散射参数示意图；
图6为本发明无人机内置双频天线一实施例的900M天线方向图；
图7为本发明无人机内置双频天线一实施例的2.4GHz天线方向图。
附图标记说明：
101、第一基板；
102、馈电同轴线；
103、第一面的接地端；
104、第一微带馈线；
105和106、导线或金属丝；
107、第二面的接地端；
108、U型结构；
201、第二基板；
202、第二微带馈线；
301、电机。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
本发明实施例提供的内置天线可以应用于无人机中。本发明实施例中的无人机可以应用于军用以及民用场景中，民用场景例如包括航拍、快递运输、灾难救援、观察野生动物、测绘、新闻报道、电力巡检等应用场景中。
下面以具体的实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
图1为本发明无人机内置双频天线一实施例的结构示意图。如图1、图3所示，本实施例的无人机内置双频天线，可以包括：
第一频段微带天线和第二频段微带天线；
其中，第一频段天线，包括：第一基板101、设置在第一基板101的第一面的第一微带馈线104、设置在第一基板101的第一面的接地端103、设置在第一基板101的第二面的接地端107以及馈电同轴线102；
第二频段微带天线，包括：第二基板201和设置在第二基板201上的第二微带馈线202；第一频段微带天线与第二频段微带天线连接。
具体的，馈电同轴线102的馈电端与第一微带馈线104的第一端连接，馈电同轴线102的接地端与第一面的接地端103连接；
第一面的接地端103与第二面的接地端107连接；
具体的，由于无人机脚架尺寸的限制而只能容纳如2.4GHz的高频段微带天线，因此将第一频道微带天线(低频段如900MHz微带天线)放置于环境复杂的无人机机臂，并最终使得该第一频道微带天线在有着电机线及灯板线的复杂环境下依然能够正常工作，第二频道微带天线(如2.4GHz微带天线)则放置于脚架内。
如图1、图3所示，第一频段天线的主要辐射单元为第一基板101、设置在第一基板101的第一面的第一微带馈线104、设置在第一基板101的第一面的接地端103、设置在第一基板101的第二面的接地端107；
馈电同轴线102的馈电端与第一微带馈线104的第一端连接，馈电同轴线102的接地端与第一面的接地端103连接；
第一面的接地端103与第二面的接地端107连接；
第二频段微带天线的主要辐射单元为：第二基板201和设置在第二基板201上的第二微带馈线202。
第二面的接地端107的存在使得机臂里的电机线及灯板线对第一频段微带天线产生的影响降低到最小，从而使天线能在复杂的电磁环境下正常工作。
在一些实施方式中，第一基板为由FR-4等级的材质制成的基板。
在一些实施方式中，第二基板为由FR-4等级的材质制成的基板。
具体的，FR-4是一种耐燃材料等级的代号，所代表的意思是树脂材料经过燃烧状态必须能够自行熄灭的一种材料规格，它不是一种材料名称，而是一种材料等级，因此目前一般电路板所用的FR-4等级材料就有非常多的种类，但是多数都是以所谓的四功能(Tera-Function)的环氧树脂加上填充剂(Filler)以及玻璃纤维所做出的复合材料。
在一些实施方式中，该双频天线还包括：设置在第一基板101上的至少一个通孔；
第一面的接地端103与第二面的接地端107通过至少一个通孔连接。
放入无人机的机臂里较大的第一频段微带天线的第一基板整体尺寸例如为87×18×0.6mm3，即第一基板的长度为87mm，宽度为18mm，厚度为0.6mm。放入脚架里较小的第二频段微带天线的第二基板整体尺寸为例如47×7×0.8mm3，即第二基板的长度为47mm，宽度为7mm，厚度为0.8mm。。
在一些实施方式中，如图1所示，第一微带馈线104的形状为沿第一基板101的长度方向的直线型；
如图4所示，为了合理利用空间，在有限的空间内实现第二频段微带天线，第二微带馈线202的形状可以为曲线型。
需要说明的是，上述第一频段微带天线采用偶极子形式，第二频段微带天线采用单极子形式，在其他实施方式中第二频段微带天线也可采取其他天线形式比如偶极子，环形天线等天线结构，在其他实施方式中第一频段微带天线也可采取其他天线形式比如单极子，环形天线等天线结构。
本实施例的无人机内置双频天线，包括：第一频段微带天线和第二频段微带天线；其中，第一频段微带天线，包括：第一基板、设置在第一基板的第一面的第一微带馈线、设置在第一基板的第一面的接地端、设置在第一基板的第二面的接地端以及馈电同轴线；馈电同轴线的馈电端与第一微带馈线的第一端连接，馈电同轴线的接地端与第一面的接地端连接；第一面的接地端与第二面的接地端连接；第二频段微带天线，包括：第二基板和设置在所述第二基板上的第二微带馈线；第一频段微带天线与第二频段微带天线连接，上述第一频段微带天线和第二频段微带天线可以内置在无人机，且满足内置的空间尺寸要求，而且第二面的接地端的存在使得无人机内部的电机线及灯板线等内部线缆对第一频段微带天线产生的环境干扰的影响较小，从而使天线能在复杂的电磁环境下正常工作。
在上述实施例的基础上，可选的，如图3所示，第一基板101的第二面的接地端107用于与无人机的电机301连接。
具体的，第一基板101的第二面的接地端107通过导线或金属线用于与电机301的底座相连，使得电机成为第一频段微带天线地的一部分，加大了天线地的同时使得第一频段微带天线例如在900MHz频率产生谐振，让第一频段微带天线能在低频段如900MHz频率正常工作，且扩展了第一频段微带天线的工作带宽。
可选的，第一频段微带天线，如图3所示，还包括：
设置在第一基板101的第二面的U型结构108；
第二面的接地端107沿第一基板101的长度方向设置，且位于U型结构108的开口内的中部；第二面的接地端107通过U型结构108的底端用于与电机301连接；U型结构108的开口朝向靠近馈电同轴线102的方向。
具体的，U型结构108的底端，即与开口相对的一端，分别与第二面的接地端107以及电机301连接，可选的，U型结构108的底端通过导线或者金属丝(图中标识为105)用于与电机301相连。
通过导线或者金属丝105把电机301和U型结构108相连，加大了天线地的同时使得第一频段微带天线例如在900MHz频率产生谐振，让第一频段微带天线能在低频段如900MHz频率正常工作，且扩展了第一频段微带天线的工作带宽。
其中，U型结构108一方面成为第一频段微带天线的辐射体，另一方面也起到了扼流的作用。
需要说明的是，在第一频段微带天线的第二面与电机线、灯板线接触的第二面的接地端107可以位于第一基板中间，即U型结构108中间，也可根据结构的改变使得第二面的接地端107的位置位于第一基板的第二面上与电机线、灯板线投影重合的地方。
双频微带天线散射参数(Scattering parameters，简称S参数)如图5所示，由图5可知，该双频天线可工作在830MHz-1080MHz及2.4GHz-2.5GHz，带宽分别为250MHz及100MHz，满足常用的900MHz和2.45GHz频段的覆盖。
需要说明的是，本发明实施例中的第一频段微带天线和第二频道微带天线还可以工作在其他两个不同的频段。
双频天线的方向图如图6、图7所示，由图可知，双频天线在900MHz和2.45GHz基本上可实现全方向覆盖。
上述具体实施方式中，第二面的接地端的存在使得机臂里的电机线及灯板线对第一频段微带天线产生的影响降低到最小，从而使天线能在复杂的电磁环境下正常工作，而且由于电机成为第一频段微带天线地的一部分，加大了天线地的同时扩展了第一频段微带天线的工作带宽。
在上述实施例的基础上，可选的，如图2所示，第二微带馈线202与第一微带馈线104的第二端连接，使得两个频段的微带天线共用一个馈电同轴线102，即共用一个馈电端口，馈电同轴线102连接至无人机的射频板。
如图4所示，第二微带馈线202通过导线或金属丝(图中标识为106)与第一微带馈线104的第二端连接。
本发明实施例中，由于采用了一根馈电同轴线同时对两个频道的微带天线进行馈电，简化了天线的馈电结构。
在一些实施方式中，如图2、图3所示，第一微带馈线104与无人机的电机301连接,U型结构108与第二微带馈线202连接。其原理和上述实施例类似。通过导线或者金属丝105把U型结构108和第二微带馈线202相连，加大了天线地的同时使得第一频段微带天线例如在900MHz频率产生谐振，让第一频段微带天线能在低频段如900MHz频率正常工作，且扩展了第一频段微带天线的工作带宽。第一频段微带天线的U型结构108和第一微带馈线104分别两端都进行对称扩展是为了使第一频段微带天线达到一个整体上的平衡结构，可以进一步提升其性能。
在本发明实施例中可以利用导线或者金属丝连接U型结构与电机，也可通过导线或金属丝连接天线馈线部分(即第一微带馈线104)与电机，或者通过金属片等其他方式实现电机与天线的U型结构或天线馈线部分之间的电性连接。
本发明实施例还提供一种无人机，包括机臂和脚架，还包括如上述实施例中任一项所述的无人机内置双频天线；该无人机内置双频天线的第一频段微带天线设置在机臂内，该无人机内置双频天线的第二频段微带天线设置在脚架内。
本实施例中的无人机内置双频天线，其实现原理与技术效果与前述实施例类似，此处不再赘述。
本实施例的无人机，包括机臂、脚架和无人机内置双频天线，无人机内置双频天线包括：第一频段微带天线和第二频段微带天线；其中，第一频段微带天线，包括：第一基板、设置在第一基板的第一面的第一微带馈线、设置在第一基板的第一面的接地端、设置在第一基板的第二面的接地端以及馈电同轴线；馈电同轴线的馈电端与第一微带馈线的第一端连接，馈电同轴线的接地端与第一面的接地端连接；第一面的接地端与第二面的接地端连接；第二频段微带天线，包括：第二基板和设置在所述第二基板上的第二微带馈线；第一频段微带天线与第二频段微带天线连接，无人机内置双频天线的第一频段微带天线设置在机臂内，该无人机内置双频天线的第二频段微带天线设置在脚架内，且满足内置的空间尺寸要求，而且第二面的接地端的存在使得无人机内部的电机线及灯板线等内部线缆对第一频段微带天线产生的环境干扰的影响较小，从而使天线能在复杂的电磁环境下正常工作。
以上结合附图详细的描述了本发明的优选实施方式，但是本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行各种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (11)

1.一种无人机内置双频天线，其特征在于，包括：
第一频段微带天线和第二频段微带天线；
其中，所述第一频段微带天线，包括：第一基板、设置在所述第一基板的第一面的第一微带馈线、设置在所述第一基板的第一面的接地端、设置在所述第一基板的第二面的接地端以及馈电同轴线；
所述馈电同轴线的馈电端与所述第一微带馈线的第一端连接，所述馈电同轴线的接地端与所述第一面的接地端连接；
所述第一面的接地端与所述第二面的接地端连接；
所述第二频段微带天线，包括：第二基板和设置在所述第二基板上的第二微带馈线；所述第一频段微带天线与所述第二频段微带天线连接。
2.根据权利要求1所述的双频天线，其特征在于，
所述第一基板的第二面的接地端用于与所述无人机的电机连接。
3.根据权利要求1所述的双频天线，其特征在于，
所述第一微带馈线用于与所述无人机的电机连接。
4.根据权利要求2所述的双频天线，其特征在于，所述第一频段微带天线，还包括：
设置在所述第一基板的第二面的U型结构；
所述第二面的接地端沿所述第一基板的长度方向设置，且位于所述U型结构的开口内的中部；所述第二面的接地端通过所述U型结构的底端用于与所述电机连接；所述U型结构的开口朝向靠近所述馈电同轴线的方向。
5.根据权利要求3所述的双频天线，其特征在于，所述第一频段微带天线，还包括：
设置在所述第一基板的第二面的U型结构；
所述第二面的接地端沿所述第一基板的长度方向设置，且位于所述U型结构的开口内的中部；所述第二面的接地端通过所述U型结构的底端与所述第二微带馈线连接；所述U型结构的开口朝向靠近所述馈电同轴线的方向。
6.根据权利要求1-5任一项所述的双频天线，其特征在于，
所述第一微带馈线的形状为沿所述第一基板的长度方向的直线型；
所述第二微带馈线的形状为曲线型。
7.根据权利要求1-5任一项所述的双频天线，其特征在于，还包括设置在所述第一基板上的至少一个通孔；
所述第一面的接地端与所述第二面的接地端通过所述至少一个通孔连接。
8.根据权利要求1、2或4任一项所述的双频天线，其特征在于，
所述第二微带馈线与所述第一微带馈线的第二端连接。
9.根据权利要求1或2所述的双频天线，其特征在于，
所述第一基板为由FR-4等级的材质制成的基板；
所述第二基板为由FR-4等级的材质制成的基板。
10.根据权利要求1或2所述的双频天线，其特征在于，
所述第一频段微带天线为900MHz微带天线；
所述第二频段微带天线为2.4GHz微带天线。
11.一种无人机，包括机臂和脚架，其特征在于，还包括如权利要求1-10任一项所述的无人机内置双频天线；所述无人机内置双频天线的第一频段微带天线设置在所述机臂内，所述无人机内置双频天线的第二频段微带天线设置在所述脚架内。
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