CN211980881U - Gprs反无人机天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了GPRS反无人机天线，具体涉及无人机天线领域，包括主振子和协振子、支架和底座，所述主振子安装于支架的前侧，所述协振子沿振子主体的中轴旋转180度对称安装于所述支架的后侧，两个所述天线振子沿长度方向呈夹角设置，其中，所述主振子于协振子的顶端间距小于底端间距。本实用新型GPRS反无人机天线辐射线极化电磁波，其极化方向与振子方向平行，GPRS反无人机天线的辐射区主要为一个振子，此区域的振子长度约为λ/2，具有较强的激励，起主要辐射作用。当工作频率变化时，辐射区域会在天线上前后移动，保持其电性能不变。

Description

GPRS反无人机天线

技术领域

本实用新型涉及无人机天线技术领域，更具体地说，本实用新型涉及GPRS 反无人机天线。

背景技术

无人驾驶飞机是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞行器。随着近几年无人机的普及，消费类的无人机越来越占据生活空间，但无人机由于操作简单，容易被不法人员利用威胁公共安全。而无人机反制干扰器是利用电磁干扰原理，干扰无人机的遥控信号、导航信号、图像或者数据传输信号，达到反制的目的。

无人机反制干扰的频谱工作波段有GPRS通讯系统的，有WIFI通讯系统的， 5.8G扩频通讯系统的，工作频段跨度之宽必须有针对性的配合无人机反制设备配备在GPRS通讯系统所用之独立天线，且天线之技术指标满足无人机反制干扰设备发射电磁干扰信号的定向性，并配备专用通讯系统模块之专用天线频段天线，以增加干扰距离和干扰强度

现有的无人机反制干扰器是采用定向天线发射电磁干扰信号，以增加干扰距离和强度。但市场销售的无人机反制天线增益较低，频段带宽较窄，不能十分可靠地实施反制，其次现有天线主瓣较宽，方向系数较少，工作频率内增益不均匀，工作频带较宽。

因此亟需提供一种GPRS反无人机天线。

实用新型内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本实用新型的实施例提供GPRS反无人机天线，其极化方向与振子方向平行，GPRS反无人机天线的辐射区主要为一个振子，此区域的振子长度约为λ/2，具有较强的激励，起主要辐射作用。当工作频率变化时，辐射区域会在天线上前后移动(例如频率增加时向短振子一端移动)，保持其电性能不变，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：GPRS反无人机天线，包括主振子和协振子、支架和底座，所述主振子安装于支架的前侧，所述协振子沿振子主体的中轴旋转180度对称安装于所述支架的后侧，两个所述天线振子沿长度方向呈夹角设置，其中，所述主振子于协振子的顶端间距小于底端间距；

所述主振子的顶端设有馈电孔，主振子的两侧沿长度方向设有互生状的振子臂，所述振子臂的长度由振子主体的底端至顶端逐个递减，所述振子臂到主振子的顶端的间距逐个递减，所述振子臂与所述主振子呈一体结构，信号同轴线导体焊接于馈电孔，所述协振子呈夹角对称平行于主振焊接屏蔽网；所述底座设置于所述支架的底部，分别与两个天线振子的底端相连。

在一个优选地实施方式中，每个所述主振子的振子臂的长度的两倍加主振子的宽度与下一振子臂的长度的两倍加主振子的宽度的比值为定值τ；每个主振子的振子臂的中点到所述主振子的顶端的间距与下一振子臂的中点到所述主振子的顶端的间距的比值为定值τ，所述定值τ为相应工作频率和工作带宽的倍数所得结构。

在一个优选地实施方式中，所述天线的增益由主振和协振对称平行中轴的焦距引向算出，既G(dBi)＝10Lg{32000/(2θ3dB,E×2θ3dB,H)}式中， 2θ3dB,E与2θ3dB,H分别为天线在两个主平面上的波瓣宽度。

在一个优选地实施方式中，所述主振子和协振子的振子主体在所述支架上的投影重合。

在一个优选地实施方式中，所述天线主振子和协振子沿长度方向的夹角为2-4度。

在一个优选地实施方式中，所述主振子的顶端设有可弯折的凸起，所述馈电孔设置于所述凸起上。

在一个优选地实施方式中，所述GPRS反无人机天线包括天线的辐射体长度依赖频率长度的对数面呈现周期性的变化，在一个周期内辐射体长度用半波振子辐射强度与波瓣宽度程引向聚焦的叠加电磁波导原理设计。

在一个优选地实施方式中，在该周期对称的谐振也由半波振子谐振平行辐射主振程单元引向延伸，所述各振子间的尺寸为第一引向振子尺寸为0.4 λ，第二引向振子尺寸为0.5λ，第三引向振子尺寸为0.65λ，第四引向振子尺寸为0.82λ，第五引向振子尺寸为0.92λ，第六反射振子尺寸为1.1λ。

本实用新型的技术效果和优点：

1、本实用新型GPRS反无人机天线辐射线极化电磁波，其极化方向与振子方向平行，GPRS反无人机天线的辐射区主要为一个振子，此区域的振子长度约为λ/2，具有较强的激励，起主要辐射作用。当工作频率变化时，辐射区域会在天线上前后移动(例如频率增加时向短振子一端移动)，保持其电性能不变；

2、本实用新型根据GPRS反无人机天线各部分对称振子的工作情况，可以把整个天线分成三个工作区：除辐射区外，从电源到辐射区之间的部分称为传输区；辐射区后的部分称为非激励区。

三个工作区的情况：

(a)在传输区，各对称振子的电长度很短，振子的输入阻抗(容抗)大，因而激励电流很小，所以振子的辐射很弱，主要起传输线作用。

(b)在非激励区，由于辐射区的对称振子处于谐振状态，振子的激励电流大，已将传输线传送的大部分能量辐射出去，所以该区对称振子的激励电流变得很小，该现象即前面提到的电流截断现象。

(c)在辐射区，通常把它定义为激励电流值等于最大激励电流1/3的两振子之间的区域。该区域的振子数N原则上由几何参数τ和σ决定，可由经验公式近似确定，

其中K1和K2表示为工作频带高端和低端的截断常数，由下列经验公式确定 K1＝1.01-0.519

K₂＝7.10τ³-21.3τ²+21.98τ-7.30+σ(62.12τ²-18.29τ³-66^τ+21.82)

辐射区的振子数一般不少于三个，辐射区内的振子数越多，天线的方向性就越强，增益也会越高。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型的图1的外部结构示意图；

图3为本实用新型的图1的立体结构示意图；

图4为本实用新型的回波损耗图；

图5为本实用新型的阵列天线的S参数图；

图6为本实用新型的天线单元的史密斯阻抗图；

图7为本实用新型与现有技术的S参数对比图；

图8为本实用新型与现有技术的回波损耗对比图；

图9为本实用新型中天线在850MHz时的效果图；

图10为本实用新型中天线在1900MHz时的效果图；

图11为本实用新型中天线在2600MHz时的效果图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如附图1-11所示的GPRS反无人机天线，包括主振子和协振子、支架和底座，所述主振子安装于支架的前侧，所述协振子沿振子主体的中轴旋转180 度对称安装于所述支架的后侧，两个所述天线振子沿长度方向呈夹角设置，其中，所述主振子于协振子的顶端间距小于底端间距；

所述主振子的顶端设有馈电孔，主振子的两侧沿长度方向设有互生状的振子臂，所述振子臂的长度由振子主体的底端至顶端逐个递减，所述振子臂到主振子的顶端的间距逐个递减，所述振子臂与所述主振子呈一体结构，信号同轴线导体焊接于馈电孔，所述协振子呈夹角对称平行于主振焊接屏蔽网；所述底座设置于所述支架的底部，分别与两个天线振子的底端相连。

每个所述主振子的振子臂的长度的两倍加主振子的宽度与下一振子臂的长度的两倍加主振子的宽度的比值为定值τ；每个主振子的振子臂的中点到所述主振子的顶端的间距与下一振子臂的中点到所述主振子的顶端的间距的比值为定值τ，所述定值τ为相应工作频率和工作带宽的倍数所得结构，所述天线的增益由主振和协振对称平行中轴的焦距引向算出，既G(dBi) ＝10Lg{32000/(2θ3dB,E×2θ3dB,H)}式中，2θ3dB,E与2θ3dB,H分别为天线在两个主平面上的波瓣宽度，所述主振子和协振子的振子主体在所述支架上的投影重合，所述天线主振子和协振子沿长度方向的夹角为2-4度，所述主振子的顶端设有可弯折的凸起，所述馈电孔设置于所述凸起上，所述GPRS 反无人机天线包括天线的辐射体长度依赖频率长度的对数面呈现周期性的变化，在一个周期内辐射体长度用半波振子辐射强度与波瓣宽度程引向聚焦的叠加电磁波导原理设计，所述在该周期对称的谐振也由半波振子谐振平行辐射主振程单元引向延伸，所述各振子间的尺寸为第一引向振子尺寸为0.4λ，第二引向振子尺寸为0.5λ，第三引向振子尺寸为0.65λ，第四引向振子尺寸为0.82λ，第五引向振子尺寸为0.92λ，第六反射振子尺寸为1.1λ。

本申请提供的GPRS反无人机天线的电特性主要包括输入阻抗、方向图与方向系数、极化和带宽等，下面将从这几方面分别进行阐述。

其中，本申请提供的GPRS反无人机天线的增益和方向图数据表如下：

1、输入阻抗

GPRS反无人机天线的输入阻抗是指它在馈电点(集合线始端)所呈现的阻抗。当高频能量从天线馈电点输入后，电磁能量将沿集合线向前传输，传输区振子的电长度很小，输入端呈现较大的容抗，因而其输入端的电流很小。传输区振子相当于在集合线对应点并联一附加电容，改变了集合线的分布参数，使集合线的特性阻抗降低(传输线的特性阻抗与分布电容的平方根成反比)。

辐射区为集合线的主要负载，由集合线传送的高频能量几乎被辐射区的振子全部吸收，并向空间辐射。辐射区后的非谐振区振子比谐振长度大得多，由于其得到的高频能量很小，所以从集合线终端反射的能量也就非常小。若集合线终端接适当的短路支节长度，集合线上的反射波成分就可降到最低程度，此时，可近似认为集合线上载行波。因GPRS反无人机天线的输入阻抗近似地等于考虑到传输区振子影响后的集合线特性阻抗，基本上是电阻性的，电抗成分不大。

2、方向图与方向系数

GPRS反无人机天线为端射式天线，最大辐射方向为沿着集合线从最长振子指向最短振子的方向。当工作频率变化时，天线的辐射区在天线上前后移动而保持相似特性，故其方向图随频率的变化较小。除了GPRS反无人机天线的方向图外，它的半功率角与几何参数τ以及σ也有一定的关系，τ越大，辐射区的振子数越多，天线的方向性越强，方向图的半功率角就越小。

在任何一个工作频率上，只有辐射区的部分振子对辐射起主要作用，而并非所有振子均对辐射有重要贡献，所以它的方向性不强。方向图的波束宽度一般为几十度。

3、极化

和引向天线类似，GPRS反无人机天线为线极化天线。当GPRS反无人机天线的振子面水平放置时，辐射或接收水平极化波；当它的振子面垂直放置时，则辐射或接收垂直极化波。

4、带宽

GPRS反无人机天线的辐射区对振子长度有一定要求，所以它的工作带宽将基本上由最长及最短振子尺寸限制，

最后应说明的几点是：首先，在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变，则相对位置关系可能发生改变；

其次：本实用新型公开实施例附图中，只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计，在不冲突情况下，本实用新型同一实施例及不同实施例可以相互组合；

最后：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.GPRS反无人机天线，包括主振子和协振子、支架和底座，其特征在于：所述主振子安装于支架的前侧，所述协振子沿振子主体的中轴旋转180度对称安装于所述支架的后侧，两个所述天线振子沿长度方向呈夹角设置，其中，所述主振子于协振子的顶端间距小于底端间距；

所述主振子的顶端设有馈电孔，主振子的两侧沿长度方向设有互生状的振子臂，所述振子臂的长度由振子主体的底端至顶端逐个递减，所述振子臂到主振子的顶端的间距逐个递减，所述振子臂与所述主振子呈一体结构，信号同轴线导体焊接于馈电孔，所述协振子呈夹角对称平行于主振焊接屏蔽网；所述底座设置于所述支架的底部，分别与两个天线振子的底端相连。

2.根据权利要求1所述的GPRS反无人机天线，其特征在于：每个所述主振子的振子臂的长度的两倍加主振子的宽度与下一振子臂的长度的两倍加主振子的宽度的比值为定值τ；每个主振子的振子臂的中点到所述主振子的顶端的间距与下一振子臂的中点到所述主振子的顶端的间距的比值为定值τ，所述定值τ为相应工作频率和工作带宽的倍数所得结构。

3.根据权利要求1所述的GPRS反无人机天线，其特征在于：所述天线的增益由主振和协振对称平行中轴的焦距引向算出，既G(dBi)＝10Lg{32000/(2θ3dB,E×2θ3dB,H)}式中，2θ3dB,E与2θ3dB,H分别为天线在两个主平面上的波瓣宽度。

4.根据权利要求1所述的GPRS反无人机天线，其特征在于：所述主振子和协振子的振子主体在所述支架上的投影重合。

5.根据权利要求1所述的GPRS反无人机天线，其特征在于：所述天线主振子和协振子沿长度方向的夹角为2-4度。

6.根据权利要求1所述的GPRS反无人机天线，其特征在于：所述主振子的顶端设有可弯折的凸起，所述馈电孔设置于所述凸起上。

7.根据权利要求1所述的GPRS反无人机天线，其特征在于：所述GPRS 反无人机天线包括天线的辐射体长度依赖频率长度的对数面呈现周期性的变化，在一个周期内辐射体长度用半波振子辐射强度与波瓣宽度程引向聚焦的叠加电磁波导原理设计。

8.根据权利要求7所述的GPRS反无人机天线，其特征在于：在该周期对称的谐振也由半波振子谐振平行辐射主振程单元引向延伸，所述各振子间的尺寸为第一引向振子尺寸为0.4λ，第二引向振子尺寸为0.5λ，第三引向振子尺寸为0.65λ，第四引向振子尺寸为0.82λ，第五引向振子尺寸为0.92λ，第六反射振子尺寸为1.1λ。

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