CN211829207U - 一种用于宽频监视无人机的测向天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于天线技术领域，公开了一种用于宽频监视无人机的测向天线，设置有测向天线阵，支撑结构以及天线罩。所述测向天线阵由两层不同大小的对数周期天线阵层叠而成，天线单元二维平面内呈圆环状均匀分布，空间上呈上下交错排布。对下层天线单元的每对臂进行两级弯折，实现了小型化。上层对数周期天线单元通过T型支架支撑固定，下层对数周期天线单元顶端下边缘的介质板延长段固定在金属底板上，提高了天线的结构强度。两种天线单元依次分时工作，实现宽频带内水平全空域波束覆盖。该用于宽频监视无人机的测向天线具有双层结构，结构强度高，易于便携，很好地迎合了无人机侦测设备对测向天线的要求。

Description

一种用于宽频监视无人机的测向天线

技术领域

本实用新型属于天线技术领域，尤其涉及一种用于宽频监视无人机的测向天线。

背景技术

近年来，随着无人机在航拍、快递、勘测、搜寻、植保等方面越来越多的应用，人们的生活质量和社会效率快速提升。不过，无人机市场快速发展的同时，越来越多的无人机“黑飞”给国家、社会稳定带来了严重的威胁和困扰。

无人机监管一直以来都与整个无人机产业的发展紧密相连。无人机作为一种相对新兴且用途广泛的航空器，可以影响到国家空域安全的空中运行设备，其管理问题是我国航空部门工作的重点。近年来，在无人机产业迅速崛起、无人机用户群体不断壮大、旺盛的市场需求催生大批运营企业大背景下，发展一款精度高、成本低的无人机测向设备迫在眉睫。

无人机目标具有机动灵活、体积小、可以靠近遮蔽物飞行等特点。此种条件下，单一设备很难完成无人机监视的任务，现存的一部分无人机监视设备，体积大，移动安装复杂，不具备便携条件；由于无人机监视任务的高精度、大范围要求，需要测向天线具备宽频带，较高的增益一致性，波束全向覆盖等特点，并且能够结合相关测向算法，对无人机实行精确定位。

综上所述，现有技术存在的问题及缺陷为：用于无人机监视设备的测向天线仍处于发展之中，现存的测向天线存在体积大，不易便携，精度低，监测范围有限等问题。除此之外，由于监测环境复杂多样，天线必须具有良好的结构强度和环境适应性。

解决以上问题及缺陷的难度为：测向设备的宽频带和波束全方位覆盖的实现；天线阵的空间架构问题，阵中单元良好的隔离，良好的远场辐射特性的实现。

解决以上问题及缺陷的意义为：提供一套结构紧凑，频带宽，辐射特性良好，成本低并且易于便携的无人机测向天线，为无人机监视系统对“黑飞”无人机的高精度和高可靠性追踪提供保障。

实用新型内容

为了解决现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种用于宽频监视无人机的测向天线。

本实用新型设计了一种新型的测向天线，通过两种大小的对数周期天线单元组成均匀圆环阵，两种大小的天线阵分别覆盖0.4～1.5GHz，1.5～6GHz的频率范围，实现宽频带覆盖；下层天线单元具有两级弯折的天线臂，有效减小了天线尺寸，实现了小型化，提高了单元间的隔离度；两种天线阵单元在二维平面内呈均匀圆环状分布，空间上呈上下交错分布，合理利用有限空间的同时，进一步减小单元间的耦合；通过每个天线单元依次分时工作，可实现水平全向覆盖空域；下层天线单元顶端下边缘的介质板延长段固定在金属底板上，上层天线单元通过T形支架支撑固定，提高了天线的结构强度。本发明用于监视无人机的测向天线具有结构紧凑，频带宽，结构强度高，易于便携的特性。

本实用新型是这样实现的，一种用于宽频监视无人机的测向天线，所述用于宽频监视无人机的测向天线设置有测向天线阵，支撑结构和天线罩；

测向天线阵，固定安装在所述支撑结构上；

天线罩，扣合安装在测向天线阵的外部。

进一步，所述测向天线阵包括上层对数周期天线单元和下层对数周期天线单元，所述支撑结构设置有T型支撑架和棱柱形板筋件；

所述上层对数周期天线单元和下层对数周期天线单元通过T型支撑架以及位于金属底板中心的棱柱形板筋件支撑固定在金属底板上。

进一步，所述上层对数周期天线单元和下层对数周期天线单元在二维平面内呈均匀圆环状分布，空间上呈上下交错排布设置。

进一步，上层对数周期天线单元和下层对数周期天线单元的集合线采用同轴线，同轴线的外皮接介质板一侧的天线臂，内芯通过位于天线顶端的金属化过孔接介质板另一侧的天线臂。

进一步，所述下层对数周期天线单元下边缘的介质板延长段固定在金属底板上。

进一步，所述下层对数周期天线单元天线臂进行两级弯折，天线单元最大横向尺寸缩短为0.312λ_max(λ_max为0.4GHz对应的自由空间波长)。

结合上述的所有技术方案，本实用新型所具备的优点及积极效果为：

1、通过上下两层两种大小的对数周期天线单元组成均匀圆环阵，实现宽频带覆盖；阵中天线单元依次分时工作，实现水平全向覆盖空域；

2、两种天线阵空间上呈上下交错分布，对下层天线单元的天线臂进行两级弯折，有效减小了天线尺寸，实现了小型化，提高了天线单元间的隔离度；

3、下层天线单元顶端下边缘的介质板延长段固定在金属底板上，上层天线单元通过T形支架支撑固定，提高了天线的结构强度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的用于监视无人机的测向天线结构的正视图；

图2是本实用新型实施例提供的用于监视无人机的测向天线结构的俯视图；

图3是本实用新型实施例提供的下层对数周期天线单元12的结构图；

图中：1为测向天线阵；2为支撑结构；3为天线罩；11为上层对数周期天线单元；12为下层对数周期天线单元；13为同轴线；14为介质板；16为金属化过孔；21为底部固定盘；22为金属底板；23为介质板延长段；24为棱柱形板筋件；25为T形支撑架；26为矩形孔；41为金属固件。

图4是本实用新型实施例提供的(a)下层对数周期天线单元12以及(b)上层对数周期天线单元11的有源电压驻波比；

图5是本实用新型实施例提供的阵中(a)下层对数周期天线单元12以及(b)上层对数周期天线单元11的H面、E面辐射方向图；

图6是本实用新型实施例提供的(a)天线阵1～5号相邻的下层对数周期天线单元12以及(b)天线阵1'～5'号相邻的上层对数周期天线单元11间的隔离度。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

针对现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种用于宽频监视无人机的测向天线，下面结合附图对本实用新型作详细的描述。

针对无人机监测设备的性能需求，本发明提供了一种用于监视无人机的测向天线，下面结合附图对本发明作详细的描述。

参照图1，本发明用于监视无人机的测向天线设置有：测向天线阵1、支撑结构2和天线罩3；由上层对数周期天线单元11和下层对数周期天线单元12空间上呈上下交错排布设置；测向天线阵的上层对数周期天线单元11通过金属固件41固定在T形支撑架25上，T形支撑架25通过金属固件41固定在位于金属底板22中心的棱柱形板筋件24顶端；下层对数周期天线单元12底部的两端通过金属固件41固定在棱柱形板筋件24的侧面；下层对数周期天线单元12顶端下边缘的介质板延长段23通过金属固件41固定在金属底板22上；棱柱形板筋件24的侧面在下层对数周期天线单元12底端对应馈电位置开矩形孔26；下层对数周期天线单元12下边缘的介质板延长段23固定在金属底板22上；底部固定盘21支撑整个天线结构；天线罩3扣合安装在测向天线阵的外部。

参照图2，测向天线阵种对数周期天线单元间二维平面内呈均匀圆环状分布，单元间夹角均为22.5°。

参照图3，对数周期天线单元12的集合线采用同轴线13，同轴线13的外皮接介质板14一侧的天线臂，内芯通过位于天线顶端的金属化过孔16接介质板14另一侧的天线臂；对数周期天线单元12的天线臂进行两级弯折，弯折之后，天线单元最大横向尺寸缩短为0.312λ_max(λ_max为0.4GHz对应的自由空间波长)；在12顶端下边缘添加介质板延长段23。

本实用新型的天线性能可以通过仿真结果做进一步描述。

1、仿真内容

如图4-图6所示。利用仿真软件对上述实施例天线的电压驻波比、阵中E面、H面辐射方向图、上下层对数周期天线单元间的隔离度进行了仿真。

2、仿真结果

图4是该实用新型的有源电压驻波比曲线。天线在所需频段电压驻波比均小于3，大多数频带小于2，阻抗匹配特性良好。

图5是该实用新型在0.433GHz，0.678GHz，2.45GHz和5.8GHz频点的阵中E面、H面辐射方向图。该发明0.4～1.5GHz内，增益大于3dB；1.5～6GHz内，增益大于6.5dB；全频带内，上下层两个天线阵的半功率波束宽度大于45°，增益一致性小于1dB。

图6是该实用新型在0.4～1.5GHz，1.5～6GHz阵中天线单元间的隔离度。在0.4～1.5GHz的范围内，隔离度大于10dB；在1.5～6GHz的范围内，隔离度大于35dB。

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，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于宽频监视无人机的测向天线，其特征在于，所述用于宽频监视无人机的测向天线设置有测向天线阵，支撑结构和天线罩；

测向天线阵，固定安装在所述支撑结构上；

天线罩，扣合安装在测向天线阵的外部。

2.如权利要求1所述的用于宽频监视无人机的测向天线，其特征在于，所述测向天线阵包括上层对数周期天线单元和下层对数周期天线单元，所述支撑结构设置有T型支撑架和棱柱形板筋件；

所述上层对数周期天线单元和下层对数周期天线单元通过T型支撑架以及棱柱形板筋件支撑固定在金属底板上。

3.如权利要求2所述的用于宽频监视无人机的测向天线，其特征在于，所述上层对数周期天线单元和下层对数周期天线单元二维平面内呈均匀圆环状分布，空间上呈上下交错排布设置。

4.如权利要求1所述的用于宽频监视无人机的测向天线，其特征在于，上层对数周期天线单元和下层对数周期天线单元的集合线采用同轴线，同轴线的外皮接介质板一侧的天线臂，内芯通过位于天线顶端的金属化过孔接介质板另一侧的天线臂。

5.如权利要求2所述的用于宽频监视无人机的测向天线，其特征在于，所述下层对数周期天线单元下边缘的介质板延长段固定在金属底板上。

6.如权利要求2所述的用于宽频监视无人机的测向天线，其特征在于，所述下层对数周期天线单元天线臂进行两级弯折，下层天线单元最大横向尺寸缩短为0.312

（

为0.4GHz对应的自由空间波长）。

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