CN205583132U - 一种偶极子天线及无人机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种偶极子天线及无人机，所述偶极子天线包括：衬底；主辐射臂，铺设于所述衬底的一面；主辐射臂传输线，铺设于所述衬底的所述一面，与所述主辐射臂垂直连接；辅助辐射臂，铺设于所述衬底的另一面；辅助辐射臂传输线，铺设于所述衬底的所述另一面，与所述辅助辐射臂垂直连接；巴伦，铺设于所述衬底的所述另一面，位于所述辅助辐射臂传输线两侧，并与所述辅助辐射臂传输线连接，其中，所述主辐射臂传输线与所述辅助辐射臂传输线相对于所述衬底对称，所述主辐射臂和所述辅助辐射臂相对于所述主辐射臂传输线和所述辅助辐射臂传输线镜像对称。该无人机承载上述的偶极子天线。采用本实用新型的偶极子天线，提高了天线自身辐射效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及天线技术领域，尤其涉及一种偶极子天线及无人机。
背景技术
无人机在许多领域都有广泛的应用，例如，专业的无人机航拍公司层出不穷，而很多传统影视公司也已经采购无人机并把航拍作为一项业务。毫无疑问，航拍无人机提供了一个以往难以实现的拍摄角度，同时还非常经济。
目前国内市面上比较成熟的无人机均采用单极子WIFI天线作为无人机通信系统的天线，辐射性能一般而且阻抗匹配困难，能量损失较大。因为天线通过射频同轴电缆(特征阻抗为50欧姆)与功率放大器连接，单极子天线的长度为中心辐射波的波长的四分之一，天线输入阻抗约为36.2欧姆，与功率放大器的输出阻抗50欧姆之间失配较大，导致出现辐射能量反射较大，路径损耗严重，辐射距离不理想及辐射效率低等缺点。
实用新型内容
技术问题
有鉴于此，本实用新型要解决的技术问题是，提出一种用于无人机的、可提高辐射效率的偶极子天线。
解决方案
为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种偶极子天线，所述偶极子天线包括：衬底；主辐射臂，铺设于所述衬底的一面；主辐射臂传输线，铺设于所述衬底的所述一面，与所述主辐射臂垂直连接；辅助辐射臂，铺设于所述衬底的另一面；辅助辐射臂传输线，铺设于所述衬底的所述另一面，与所述辅助辐射臂垂直连接；巴伦，铺设于所述衬底的所述另一面，位于所述辅助辐射臂传输线两侧，并与所述辅助辐射臂传输线连接，其中，所述主辐射臂传输线与所述辅助辐射臂传输线相对于所述衬底对称，所述主辐射臂和所述辅助辐射臂相对于所述主辐射臂传输线和所述辅助辐射臂传输线镜像对称。
在一个示例中，所述主辐射臂的长度由中心辐射波的波长的四分之一来确定，所述中心辐射波的频率对应于所述偶极子天线的辐射波的中心频率。
在一个示例中，所述巴伦的形状为直角三角形。
在一个示例中，所述偶极子天线还包括：参考地，铺设于所述衬底的所述另一面，位于所述辅助辐射臂传输线两侧，与所述辅助辐射臂传输线连接，并与所述巴伦连接。
在一个示例中，所述辐射波的中心频率为2.45GHz；所述中心辐射波的波长λ为122mm；所述主辐射臂的长度L为23mm。
在一个示例中，直角三角形的巴伦的两个直角边的边长分别为10mm和3mm。
在一个示例中，所述衬底由介电常数ξ为4.4的聚四氟乙烯构成，所述衬底的长为60mm，宽为40mm，厚度为1.6mm。
在一个示例中，所述主辐射臂传输线和所述辅助辐射臂传输线的线宽为3mm。
在一个示例中，所述参考地的形状为矩形，所述矩形的长为28.5mm，宽为12mm。
为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种无人机，所述无人机承载有上述的偶极子天线。
有益效果
本实用新型实施例的偶极子天线，采用主辐射臂与辅助辐射臂作为谐振体，提高了天线自身辐射效率，增强了系统辐射距离；同时采用巴伦，有效地将射频电缆传输的非平衡模电磁波转化为平衡电磁波，以利于传输线能量传输和偶极子天线辐射。
根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本实用新型的其它特征及方面将变得清楚。
附图说明
包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本实用新型的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本实用新型的原理。
图1示出根据本实用新型一实施例的偶极子天线的结构图；
图2示出根据本实用新型一实施例的偶极子天线的谐振带宽图；
图3示出根据本实用新型一实施例的偶极子天线的史密斯圆图。
具体实施方式
以下将参考附图详细说明本实用新型的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。
另外，为了更好的说明本实用新型，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本实用新型同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本实用新型的主旨。
实施例1
图1示出了根据本实用新型一实施例的偶极子天线10的结构图。如图1所示，偶极子天线10包括：衬底11；主辐射臂12，铺设于衬底11的顶面(所述一面)；主辐射臂传输线13，铺设于衬底11的顶面，与主辐射臂12垂直连接；辅助辐射臂14，铺设于衬底11的底面(所述另一面)；辅助辐射臂传输线15，铺设于衬底11的底面，与辅助辐射臂14垂直连接；巴伦16，铺设于所述衬底的底面，位于辅助辐射臂传输线15两侧，并与所述辅助辐射臂传输线15连接，其中，主辐射臂传输线13与辅助辐射臂传输线15相对于衬底11对称，主辐射臂12和辅助辐射臂14相对于主辐射臂传输线13和辅助辐射臂传输线15镜像对称(例如，形状和尺寸完全相同)。
在一个示例中，如图1所示，偶极子天线10的衬底11可由介电常数ξ为4.4的聚四氟乙烯构成，衬底11的长可为60mm，宽可为40mm，厚度可为1.6mm。可在衬底11的顶面铺设铜箔线作为主辐射臂12，可在衬底11的底面铺设铜箔线作为辅助辐射臂14。其中，主辐射臂12的长度可由中心辐射波的波长的四分之一来确定，所述中心辐射波的频率对应于偶极子天线的辐射波的中心频率，以WIFI b辐射波作为偶极子天线的辐射波为例，其辐射波的频率范围为2.4-2.4835GHz，中心频率为2.45GHz，中心辐射波的波长λ为122mm，波长的四分之一约为30mm。主辐射臂12的长度可基于该波长的1/4结合其他因素来确定。例如，由于主辐射臂12与辅助辐射臂14是在自由空间和衬底介质之间进行辐射，可通过三维电磁场仿真优化，确定主辐射臂12的长度L可取为23mm。
巴伦16(即平衡-不平衡转换器)可铺设于衬底11的底面，位于辅助辐射臂传输线15两侧，并与所述辅助辐射臂传输线15接触连接。巴伦16可有效地将射频电缆传输的非平衡模电磁波转化为平衡电磁波，有利于主辐射臂传输线13和辅助辐射臂传输线15的能量传输和偶极子天线辐射；巴伦16的另一个重要作用是将谐振在二分之一波长的偶极子天线的输出阻抗有效匹配到50欧姆附近，和功率放大器完美匹配，减少能量传输路径损耗。优选地，巴伦16的形状可为直角三角形，可通过优化阻抗匹配确定直角三角形的两个直角边的边长分别为10mm和3mm。为了配合巴伦16达到传输特征阻抗约50欧姆，主辐射臂传输线13和辅助辐射臂传输线15的线宽可优选为3mm。
偶极子天线10还可以包括参考地17，参考地17可铺设于衬底11的底面，位于辅助辐射臂传输线15两侧，与辅助辐射臂传输线15接触连接，并与巴伦16接触连接。优选地，参考地17的形状可为矩形，优选地，所述矩形的长为28.5mm，宽为12mm。
主辐射臂传输线13与辅助辐射臂传输线15相对于衬底11对称(优选为严格对称)，保证了传输线中的能量封闭于传输线内不向外辐射，减小能量泄露，最大限度保证能量通过主辐射臂12、辅助辐射臂14进行辐射。
图2示出了根据本实用新型一实施例的偶极子天线的谐振带宽图。如图2所示，偶极子天线的-10dB有效带宽比率为(2590-2340)/2450*100％＝10.2％，驻波很好，天线带宽满足通信要求。
图3示出了根据本实用新型一实施例的偶极子天线的史密斯圆图。如图3所示，在中心频率2.45Ghz处该偶极子天线归一化阻抗接近50欧姆，位于-2dB等驻波圆内，阻抗匹配良好，满足通信要求。
本实用新型实施例的偶极子天线为全向天线，可进行全向辐射，满足无人机通信要求。
本实用新型实施例的偶极子天线，采用主辐射臂与辅助辐射臂作为谐振体，提高了天线自身辐射效率，增强了系统辐射距离；同时采用巴伦，有效地将射频电缆传输的非平衡模电磁波转化为平衡电磁波，以利于传输线能量传输和偶极子天线辐射。
进一步地，本实用新型实施例的偶极子天线，通过巴伦达到良好传输匹配，减小了传输路径损耗及系统功耗。
实施例2
本实用新型实施例的一种无人机，可承载实施例1中的偶极子天线，用于无人机通信，无人机采用实施例1中的偶极子天线，有利于减少系统功耗，增长无人机的电池的使用寿命。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种偶极子天线，其特征在于，所述偶极子天线包括：
衬底；
主辐射臂，铺设于所述衬底的一面；
主辐射臂传输线，铺设于所述衬底的所述一面，与所述主辐射臂垂直连接；
辅助辐射臂，铺设于所述衬底的另一面；
辅助辐射臂传输线，铺设于所述衬底的所述另一面，与所述辅助辐射臂垂直连接；
巴伦，铺设于所述衬底的所述另一面，位于所述辅助辐射臂传输线两侧，并与所述辅助辐射臂传输线连接，
其中，所述主辐射臂传输线与所述辅助辐射臂传输线相对于所述衬底对称，所述主辐射臂和所述辅助辐射臂相对于所述主辐射臂传输线和所述辅助辐射臂传输线镜像对称。
2.根据权利要求1所述的偶极子天线，其特征在于，所述主辐射臂的长度由中心辐射波的波长的四分之一来确定，所述中心辐射波的频率对应于所述偶极子天线的辐射波的中心频率。
3.根据权利要求1所述的偶极子天线，其特征在于，所述巴伦的形状为直角三角形。
4.根据权利要求1所述的偶极子天线，其特征在于，所述偶极子天线还包括：
参考地，铺设于所述衬底的所述另一面，位于所述辅助辐射臂传输线两侧，与所述辅助辐射臂传输线连接，并与所述巴伦连接。
5.根据权利要求2所述的偶极子天线，其特征在于，
所述辐射波的中心频率为2.45GHz；
所述中心辐射波的波长λ为122mm；
所述主辐射臂的长度L为23mm。
6.根据权利要求3所述的偶极子天线，其特征在于，所述直角三角形的两个直角边的边长分别为10mm和3mm。
7.根据权利要求1所述的偶极子天线，其特征在于，所述衬底由介电常数ξ为4.4的聚四氟乙烯构成，所述衬底的长为60mm，宽为40mm，厚度为1.6mm。
8.根据权利要求1所述的偶极子天线，其特征在于，所述主辐射臂传输线和所述辅助辐射臂传输线的线宽为3mm。
9.根据权利要求4所述的偶极子天线，其特征在于，所述参考地的形状为矩形，所述矩形的长为28.5mm，宽为12mm。
10.一种无人机，其特征在于，所述无人机承载有根据权利要求1至9中任意一项所述的偶极子天线。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN201620281774.0U CN205583132U (zh) | 2016-04-06 | 2016-04-06 | 一种偶极子天线及无人机 |
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107611593A (zh) * | 2017-07-13 | 2018-01-19 | 佛山市顺德区中山大学研究院 | 带耦合枝节的多频宽带偶极子天线 |
| WO2019085437A1 (zh) * | 2017-11-02 | 2019-05-09 | 歌尔股份有限公司 | 一种无人机的天线结构及无人机 |
| WO2022088410A1 (zh) * | 2020-10-27 | 2022-05-05 | 深圳市大疆创新科技有限公司 | 天线组件及无人机 |
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