CN112216970A - 一种小型化高增益柔性无人机天线 - Google Patents

一种小型化高增益柔性无人机天线 Download PDF

Info

Publication number
CN112216970A
CN112216970A CN202011024619.8A CN202011024619A CN112216970A CN 112216970 A CN112216970 A CN 112216970A CN 202011024619 A CN202011024619 A CN 202011024619A CN 112216970 A CN112216970 A CN 112216970A
Authority
CN
China
Prior art keywords
radiation patch
antenna
radiation
patch
unmanned aerial
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202011024619.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112216970B (zh
Inventor
王高峰
杨欣欢
齐延铸
袁博
曹芽子
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hangzhou Fan Li Technology Co ltd
Original Assignee
Hangzhou Fan Li Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hangzhou Fan Li Technology Co ltd filed Critical Hangzhou Fan Li Technology Co ltd
Priority to CN202011024619.8A priority Critical patent/CN112216970B/zh
Publication of CN112216970A publication Critical patent/CN112216970A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112216970B publication Critical patent/CN112216970B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H01Q1/38—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/27—Adaptation for use in or on movable bodies
    • H01Q1/28—Adaptation for use in or on aircraft, missiles, satellites, or balloons
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/50—Structural association of antennas with earthing switches, lead-in devices or lightning protectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q13/00—Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/10—Resonant slot antennas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q5/00—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/20—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements characterised by the operating wavebands
    • H01Q5/28—Arrangements for establishing polarisation or beam width over two or more different wavebands
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
    • H01Q9/045—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna with particular feeding means

Abstract

本发明公开一种小型化高增益柔性无人机天线。本发明包括印刷在介质基板上面的若干个不同形状的辐射贴片和加载在介质基板底部的柔性电缆；在介质基板底部进行开槽，并在其周围印刷第一辐射贴片，从而将柔性电缆固定在介质基板，使得在无人机落地时柔性电缆会弯折，起飞时可以立刻恢复原状，在保证天线性能的同时有效的减小了整体结构的尺寸以及重量，同时采用非对称共面波导结构，形成矩形缝隙和阶梯型缝隙增加了电流的有效路径，完成信号的传输以及耦合。因此该天线实现了小型化、高增益以及低成本设计。

Description

一种小型化高增益柔性无人机天线
技术领域
本发明属于射频/微波/毫米波技术领域，尤其涉及利用柔性电缆设计的天线，具体是一种小型化高增益柔性无人机天线。
背景技术
近年来无人机在通信、军事、工业和商业市场领域的应用引起了广泛的关注，它们被广泛用于勘探、监控和多媒体通信，而天线可实现无人机和地面站的通信。目前，无人机的飞行时间相当有限，体积较大的天线将会占用无人机较大的空间并减少其续航时间。另外，空气中的阻力将很大，从而增加了控制无人机方向的难度。由于这些因素，小型化天线具有一定的优势。同时，为了在无人机应用中获得更快、更稳定的数据和图像传输，一般要求天线的辐射方向图在水平面是全向的。而目前的大部分天线其辐射方向图和尺寸小型化一般难以同时满足，且当前应用在无人机上的大部分天线增益较低。
发明内容
本发明的目的在于解决现有天线辐射方向图和尺寸小型化很难同时满足无人机应用要求，且一般应用在无人机上的天线增益较小的问题，设计一种小型化高增益柔性无人机天线。该天线的增益较高，其辐射方向图在水平面是全向的，且整体结构尺寸小、重量轻、成本低、易于集成化。
本发明采用的技术方案如下：
一种小型化高增益柔性无人机天线，所述天线包括包括介质基板(1)、柔性电缆(3)、印刷在介质基板(1)其中一表面的若干个不同形状的辐射贴片；
所述的介质基板(1)的一端开有一端开放的通槽，该通槽用于放置柔性电缆(3)的一端；介质基板(1)的上下表面位于通槽外周处铺设第一辐射贴片(4)，第一辐射贴片(4)与柔性电缆(3)接触，并将柔性电缆(3)位于开槽端包围，使得柔性电缆(3)固定在介质基板(1)上；第一辐射贴片(4)与弯折线辐射贴片连接；弯折线辐射贴片的的另一端接第二辐射贴片(6)的一端；
作为优选，柔性电缆(3)伸入通槽的长度L1至少为介质基板(1)长度L的4％。
所述的弯折线辐射贴片由若干“凵”型辐射贴片单元、第一连接辐射贴片、第二连接辐射贴片构成，其中相邻两“凵”型辐射贴片单元的其中一臂部通过第一连接辐射贴片连接，连接后的若干“凵”型辐射贴片单元的一端接第二连接辐射贴片的一端，另一端接第二辐射贴片(6)的一端；第二连接辐射贴片的另一端接第一辐射贴片(4)；
作为优选，“凵”型辐射贴片单元个数或者尺寸可以调整天线的谐振频率，使得天线可以工作在不同频段；
第二辐射贴片(6)的另一端与第三辐射贴片(7)的一端连接；第三辐射贴片的两侧分别设有非对称结构的第四辐射贴片(8)和第五辐射贴片(9)；
第四辐射贴片(8)与第三辐射贴片(7)、第二辐射贴片(6)间均留有一定的阶梯状缝隙，用以耦合；通过改变缝隙大小可以调整输入阻抗和天线的阻抗带宽；
第五辐射贴片(9)与第三辐射贴片(7)、第二辐射贴片(6)间均留有一定的缝隙，用以耦合；通过改变缝隙大小可以调整输入阻抗和天线的阻抗带宽；
第二辐射贴片(6)与第四辐射贴片(8)、第五辐射贴片(9)距离一定波长的缝隙，以形成电容耦合；
第四辐射贴片(8)和第五辐射贴片(9)的远离第二辐射贴片(6)端作为接地端，第三辐射贴片(7)的另一端作为馈电端，实现信号的传输。
所述的柔性电缆(3)在无人机落地时弯折，起飞时立刻恢复原状，在保证天线性能的同时有效的减小了整体结构的尺寸以及重量。
作为优选，所述的平面结构天线不限上述的规则形状结构，也可以是圆形，椭圆或者不规则形状等各种共形结构。
作为优选，所述的第四辐射贴片(8)和第五辐射贴片(9)位于同一水平层，但与其他辐射贴片可以位于同一水平层，也可以是位于不同水平层。
所述的平面结构天线不仅限于同轴馈电，也包括通过微带馈电，缝隙耦合馈电和共面波导馈电等方式。
本发明的有益效果为：1、采用平面结构的PCB来制作天线，实现了天线的低剖面特性。2、采用非对称结构的辐射贴片形成矩形缝隙和阶梯状缝隙可以改变电流流向，延长电流的有效路径，拓宽天线的阻抗带宽，使得阻抗匹配性能较好，辐射效率较高。3、介质基板底部采用柔性电缆设计，在保证天线性能的同时有效的减小了整体结构的尺寸以及重量。4、该天线在保证尺寸小重量轻的前提下增益较高，其值大于5dBi，使得无人机飞行的距离更远。5、本发明的体积小、重量轻，约为15g，成本低，便于批量制造。6.本发明的的设计可以在尺寸上进行线性的放大或缩小，适用于VHF、UHF、700&800MHz、Wifi以及5G等各个频段和增益。
附图说明
图1(a)为天线结构示意图；图1(b)为介质基板结构示意图；图1(c)为天线辐射贴片结构示意图；
图2为对应图1所示天线增益测试结果；
图3为对应图1所示天线辐射方向图测试结果；
图中介质基板1、通槽2、柔性电缆3、第一辐射贴片4、弯折线辐射贴片5、“凵”型辐射贴片单元5-1、第一连接辐射贴片5-2、第二连接辐射贴片5-3、第二辐射贴片6、第三辐射贴片7、第四辐射贴片8、第五辐射贴片9。
具体实施方式
为了更加清楚地说明本发明解决的问题、采用的技术方案和有益效果，下面结合图示说明本发明的具体实施方式，这里所描述的优选实施例子仅用于说明和解释本发明，并不用以限制本发明，凡是在本发明的精神和原则之内所做的修改、等同替换和改进等，均应在本发明的保护范围之内。
如图1(a)-(c)所示，一种小型化高增益柔性无人机天线，其介质基板1采用普通的罗杰斯板材，顶部为非对称共面波导结构，在介质基板上面印刷若干个不同形状的辐射贴片，包括弯折线辐射贴片、第二辐射贴片(6)、第三辐射贴片(7)、第四辐射贴片(8)和第五辐射贴片(9)；第三辐射贴片(7)、第四辐射贴片(8)和第五辐射贴片(9)构成共面波导结构，其中能量从第三辐射贴片(7)输入，第四辐射贴片(8)和第五辐射贴片(9)作为接地端，完成馈电。
所述的介质基板(1)的一端开有一端开放的通槽2，该通槽用于放置一定波长柔性电缆(3)；介质基板(1)的上下表面位于通槽外周处铺设第一辐射贴片(4)，第一辐射贴片(4)与柔性电缆(3)接触，并将柔性电缆(3)位于开槽端包围；第一辐射贴片(4)与弯折线辐射贴片连接；
通槽长度L1至少为介质基板(1)长度L的4％。
所述的弯折线辐射贴片(5)由若干“凵”型辐射贴片单元(5-1)、第一连接辐射贴片(5-2)、第二连接辐射贴片(5-3)构成，其中相邻两“凵”型辐射贴片单元的其中一臂部通过第一连接辐射贴片连接，连接后的若干“凵”型辐射贴片单元的一端接第二连接辐射贴片的一端，另一端接第二辐射贴片(6)的一端；第二连接辐射贴片的另一端接第一辐射贴片(4)；
作为优选，“凵”型辐射贴片单元个数或者尺寸可以调整天线的谐振频率，使得天线可以工作在不同频段；
第二辐射贴片(6)的另一端与第三辐射贴片(7)的一端连接；第三辐射贴片的两侧分别设有非对称结构的第四辐射贴片(8)和第五辐射贴片(9)；
第四辐射贴片(8)与第三辐射贴片(7)、第二辐射贴片(6)间均留有一定的阶梯状缝隙，用以耦合；通过改变缝隙大小可以调整输入阻抗和天线的阻抗带宽；
第五辐射贴片(9)与第三辐射贴片(7)、第二辐射贴片(6)间均留有一定的缝隙，用以耦合；通过改变缝隙大小可以调整输入阻抗和天线的阻抗带宽；
第二辐射贴片(6)与第四辐射贴片(8)、第五辐射贴片(9)距离一定波长的缝隙，以形成电容耦合；
第四辐射贴片(8)和第五辐射贴片(9)的远离第二辐射贴片(6)端作为接地端，第三辐射贴片(7)的另一端作为馈电端，实现信号的传输。
所述的柔性电缆(3)在无人机落地时弯折，起飞时立刻恢复原状，在保证天线性能的同时有效的减小了整体结构的尺寸以及重量。
如图2所示，本实施方式的典型增益可达到5dBi左右。说明本发明具有较高的增益。
如图3所示，天线工作频段的典型辐射方向图测试结果，包括E面(虚线)和H面(实线)，可以看出该天线具有良好的全向特性，可以满足无人机的通信要求。
上述实施例并非是对于本发明的限制，本发明并非仅限于上述实施例，只要符合本发明要求，均属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种小型化高增益柔性无人机天线，其特征在于包括包括介质基板(1)、柔性电缆(3)、印刷在介质基板(1)其中一表面的若干个不同形状的辐射贴片；
所述的介质基板(1)的一端开有一端开放的通槽，该通槽用于放置柔性电缆(3)的一端；介质基板(1)的上下表面位于通槽外周处铺设第一辐射贴片(4)；第一辐射贴片(4)与弯折线辐射贴片的一端连接；弯折线辐射贴片的的另一端接第二辐射贴片(6)的一端；
第二辐射贴片(6)的另一端与第三辐射贴片(7)的一端连接；第三辐射贴片的两侧分别设有非对称结构的第四辐射贴片(8)和第五辐射贴片(9)；
第四辐射贴片(8)与第三辐射贴片(7)、第二辐射贴片(6)间均留有一定的阶梯状缝隙，用以耦合；
第五辐射贴片(9)与第三辐射贴片(7)、第二辐射贴片(6)间均留有一定的缝隙，用以耦合；
第二辐射贴片(6)与第四辐射贴片(8)、第五辐射贴片(9)距离一定波长的缝隙，以形成电容耦合；
第四辐射贴片(8)和第五辐射贴片(9)的远离第二辐射贴片(6)端作为接地端，第三辐射贴片(7)的另一端作为馈电端，实现信号的传输。
2.如权利要求1所述的一种小型化高增益柔性无人机天线，其特征在于所述的弯折线辐射贴片由若干“凵”型辐射贴片单元、第一连接辐射贴片、第二连接辐射贴片构成，其中相邻两“凵”型辐射贴片单元的其中一臂部通过第一连接辐射贴片连接，连接后的若干“凵”型辐射贴片单元的一端接第二连接辐射贴片的一端，另一端接第二辐射贴片(6)的一端；第二连接辐射贴片的另一端接第一辐射贴片(4)。
3.如权利要求2所述的一种小型化高增益柔性无人机天线，其特征在于“凵”型辐射贴片单元个数或者尺寸可以调整天线的谐振频率，使得天线可以工作在不同频段。
4.如权利要求1所述的一种小型化高增益柔性无人机天线，其特征在于柔性电缆(3)伸入通槽的长度L1至少为介质基板(1)长度L的4％。
5.如权利要求1所述的一种小型化高增益柔性无人机天线，其特征在于所述的柔性电缆(3)在无人机落地时弯折，起飞时立刻恢复原状，在保证天线性能的同时有效的减小了整体结构的尺寸以及重量。
6.如权利要求1所述的一种小型化高增益柔性无人机天线，其特征在于所述的第四辐射贴片(8)和第五辐射贴片(9)位于同一水平层，但与其他辐射贴片可以位于同一水平层，也可以是位于不同水平层。
7.如权利要求1所述的一种小型化高增益柔性无人机天线，其特征在于所述的平面结构天线馈电方式采用同轴馈电、微带馈电、缝隙耦合馈电或共面波导馈电。
CN202011024619.8A 2020-09-25 2020-09-25 一种小型化高增益柔性无人机天线 Active CN112216970B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011024619.8A CN112216970B (zh) 2020-09-25 2020-09-25 一种小型化高增益柔性无人机天线

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011024619.8A CN112216970B (zh) 2020-09-25 2020-09-25 一种小型化高增益柔性无人机天线

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112216970A true CN112216970A (zh) 2021-01-12
CN112216970B CN112216970B (zh) 2023-02-24

Family

ID=74051125

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011024619.8A Active CN112216970B (zh) 2020-09-25 2020-09-25 一种小型化高增益柔性无人机天线

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112216970B (zh)

Citations (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101170216A (zh) * 2006-10-26 2008-04-30 连展科技电子（昆山）有限公司 高增益偶极天线
CN101593872A (zh) * 2009-07-01 2009-12-02 电子科技大学 一种后馈式毫米波宽带双脊喇叭天线
CN103943953A (zh) * 2014-03-26 2014-07-23 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 小型l-t枝节双带阻平面超宽带天线
CN204167480U (zh) * 2014-07-07 2015-02-18 吉林大学 一种弯折形寄生元加载的单陷波超宽带天线
CN105406175A (zh) * 2015-11-05 2016-03-16 尚一民 单片矩形全向天线
CN106356619A (zh) * 2016-10-14 2017-01-25 西安电子科技大学 一种宽带高增益WiFi全向天线
CN206907920U (zh) * 2016-12-14 2018-01-19 深圳市道通智能航空技术有限公司 一种双频段微带天线及应用该天线的无人机
CN206907919U (zh) * 2016-12-14 2018-01-19 深圳市道通智能航空技术有限公司 一种双频段微带天线及应用该天线的无人机
CN107732440A (zh) * 2017-09-08 2018-02-23 广东通宇通讯股份有限公司 超宽带高增益波束上仰全向天线
CN207183542U (zh) * 2017-09-05 2018-04-03 杭州泛利科技有限公司 高选择性频率选择表面
CN207265229U (zh) * 2017-09-13 2018-04-20 深圳市天宇通电子科技有限公司 一种新型无人机天线
US20180287833A1 (en) * 2017-03-29 2018-10-04 Commscope Technologies Llc Small cell base stations having drone-mounted radio units and related systems and methods
US20180342808A1 (en) * 2017-05-26 2018-11-29 Taoglas Limited Antenna structure
CN208806359U (zh) * 2018-07-24 2019-04-30 深圳市大疆创新科技有限公司 无人飞行器及其天线
CN109921186A (zh) * 2019-03-04 2019-06-21 南京邮电大学 一种柔性多枝节弓形结构的单极子胶囊天线
CN110224223A (zh) * 2018-03-02 2019-09-10 三星电机株式会社 天线设备
CN210640365U (zh) * 2019-09-27 2020-05-29 福建省汇创新高电子科技有限公司 一种应用于uwb无线网络的宽带全向天线
CN211295385U (zh) * 2019-08-30 2020-08-18 普联技术有限公司 一种天线辐射装置及天线

Patent Citations (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101170216A (zh) * 2006-10-26 2008-04-30 连展科技电子（昆山）有限公司 高增益偶极天线
CN101593872A (zh) * 2009-07-01 2009-12-02 电子科技大学 一种后馈式毫米波宽带双脊喇叭天线
CN103943953A (zh) * 2014-03-26 2014-07-23 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 小型l-t枝节双带阻平面超宽带天线
CN204167480U (zh) * 2014-07-07 2015-02-18 吉林大学 一种弯折形寄生元加载的单陷波超宽带天线
CN105406175A (zh) * 2015-11-05 2016-03-16 尚一民 单片矩形全向天线
CN106356619A (zh) * 2016-10-14 2017-01-25 西安电子科技大学 一种宽带高增益WiFi全向天线
CN206907920U (zh) * 2016-12-14 2018-01-19 深圳市道通智能航空技术有限公司 一种双频段微带天线及应用该天线的无人机
CN206907919U (zh) * 2016-12-14 2018-01-19 深圳市道通智能航空技术有限公司 一种双频段微带天线及应用该天线的无人机
US20180287833A1 (en) * 2017-03-29 2018-10-04 Commscope Technologies Llc Small cell base stations having drone-mounted radio units and related systems and methods
US20180342808A1 (en) * 2017-05-26 2018-11-29 Taoglas Limited Antenna structure
CN207183542U (zh) * 2017-09-05 2018-04-03 杭州泛利科技有限公司 高选择性频率选择表面
CN107732440A (zh) * 2017-09-08 2018-02-23 广东通宇通讯股份有限公司 超宽带高增益波束上仰全向天线
CN207265229U (zh) * 2017-09-13 2018-04-20 深圳市天宇通电子科技有限公司 一种新型无人机天线
CN110224223A (zh) * 2018-03-02 2019-09-10 三星电机株式会社 天线设备
CN208806359U (zh) * 2018-07-24 2019-04-30 深圳市大疆创新科技有限公司 无人飞行器及其天线
CN109921186A (zh) * 2019-03-04 2019-06-21 南京邮电大学 一种柔性多枝节弓形结构的单极子胶囊天线
CN211295385U (zh) * 2019-08-30 2020-08-18 普联技术有限公司 一种天线辐射装置及天线
CN210640365U (zh) * 2019-09-27 2020-05-29 福建省汇创新高电子科技有限公司 一种应用于uwb无线网络的宽带全向天线

Also Published As

Publication number Publication date
CN112216970B (zh) 2023-02-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5557293A (en) Multi-loop antenna
CN100466377C (zh) 多频带平面天线
US7057569B2 (en) Broadband slot array antenna
US7847736B2 (en) Multi section meander antenna
US20060077101A1 (en) Loaded antenna
CN112563730B (zh) 适用于5g全频段通信的高隔离度超宽带mimo天线
US20080129632A1 (en) Antenna having additional ground
US10468775B2 (en) Antenna assembly, wireless communications electronic device and remote control having the same
CN109728413B (zh) 天线结构及终端
CN210926318U (zh) 一种基于超表面的低剖面宽带微带天线
CN112421207B (zh) 显示屏模组及电子设备
CN112540700A (zh) 显示屏模组及电子设备
CN110890627B (zh) 双馈入回路天线结构及电子装置
CN112332083A (zh) 一种宽带全向陷波低剖面天线
CN112216970B (zh) 一种小型化高增益柔性无人机天线
EP4167380A1 (en) Dual-polarized antenna and related antenna module and related electronic device
Gummalla et al. Compact dual-band planar metamaterial antenna arrays for wireless LAN
CN213366791U (zh) 一种小型化高增益柔性天线
CN112993575B (zh) 一种WiFi全向天线
CN210957006U (zh) 应用于无人机的天线和无人机
CN109616762B (zh) 一种Ka波段高增益基片集成波导波纹天线及系统
CN219917591U (zh) 一种紧凑型紧缩场馈源
CN212136683U (zh) 一种vhf和uhf波段天线
CN218827822U (zh) WiFi双频天线
CN214336916U (zh) 应用于5G和6G频段的小型化WiFi天线

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant