CN220743345U - 一种应用于无人机的电磁屏蔽系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种应用于无人机的电磁屏蔽系统，可形成有效的屏蔽隔离区，将电磁辐射干扰源隔离在设备内部，并通过对卫星导航模块天线重新设计，合理的屏蔽体铺贴设计，将天线隔离在天线罩内，减小干扰源对其影响。该系统简单可靠、易于实现、成本低，不影响无人机本身的设计，没有大量使用屏蔽体材料，保证了微型无人机低成本、轻重量的特点。

Description

一种应用于无人机的电磁屏蔽系统

技术领域

本实用新型涉及无人机技术领域，特别是涉及一种应用于无人机的电磁屏蔽系统。

背景技术

微型旋翼无人机内部的电磁环境特别复杂，集成了众多机载设备，以实现不同的功能性能，如动力装置、电子装置、导航系统、控制系统等；根据不同的任务需求，还集成了遥控、图传、定位等多种无线电收发设备，各种设备间的无线电频率差异大，跨度宽；微型无人机对重量敏感，机内电子设备不能大量使用屏蔽材料，导致机载设备直接暴露在复杂的电磁辐射环境中；因其机身容量有限，机上设备及电缆布设困难，难以通过优化电路设计以减小电磁干扰。最终，导致机载设备间产生复杂的电磁干扰，使设备无法正常工作，甚至损坏设备。典型之一是机载摄像头与北斗卫星导航模块之间的电磁干扰问题。为了解决上述提到的电磁干扰问题，需要充分考虑机载设备的电磁屏蔽设计。

现有技术中一般通过建立全机电磁防护的分析模型，对电磁耦合路径进行分析仿真，对机体防护材料、各部位防护器件、线缆屏蔽进行全方位设计。具体屏蔽方法通常采用金属材料或者带金属涂层的绝缘材料对不同设备的空间区域进行电磁隔离，通过屏蔽体将电磁变化敏感的机载设备进行物理隔离，防止其受到其他设备辐射的电磁干扰，或者用屏蔽体将产生电磁辐射的元器件、电路、电缆等干扰源包围起来，防止干扰电磁场向外扩散，影响其他设备。常用的屏蔽体包括金属外壳、金属网、金属箔带或金属纤维。

碳纤维复合材料是低成本、轻重量的微型旋翼无人机机体最常用的材料。其主要由碳纤维浸渍胶和碳纤维布组成，其中环氧树脂是一种良好的浸渍胶，不导电；碳纤维布是由高分子化合物经抽丝、高温碳化、石墨化等处理形成，导电性良好，但不导磁，将碳纤维布用环氧树脂浸润制作成碳纤维复合材料后，其导电性能变弱。由碳纤维复合材料一体成型的微型无人机机体，在某些电磁环境弱的场景下，自带一定的屏蔽效果，但不能有效屏蔽复杂的强电磁干扰；使用屏蔽体，可以增加机体和机载设备抗电磁干扰能力，常用铜箔胶带进行电磁空间隔离，铜箔具有良好的导电性，厚度一般为0.08-0.1mm，在铺贴良好、设备空间分区清晰的情况下，可以起到很好的屏蔽作用。微型无人机空间有限，机载设备所在空间区域往往交错重叠，且设备本身外形迥异，不能很好的分区隔离；屏蔽层形状对屏蔽效能影响明显，机体内部结构复杂，很多异性结构不适合铺贴，不适合金属涂层喷涂屏蔽。此外，考虑到微型无人机对重量和成本敏感，不能全机大量使用屏蔽体，给电磁屏蔽带来更多复杂性。

实用新型内容

鉴于上述问题，本实用新型提供用于克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种应用于无人机的电磁屏蔽系统。解决了机载设备之间的电磁干扰导致卫星导航系统无法正常定位导航的问题。

本实用新型提供了如下方案：

一种应用于无人机的电磁屏蔽系统，包括：

顶盖单元，所述顶盖单元包括天线罩以及机盖；所述天线罩具有一端开口的筒形结构，所述机盖设置有安装孔，所述天线罩的开口一端与安装孔相对布置且与所述机盖的第一表面固定相连；

卫星导航模块，所述卫星导航模块包括天线组件以及接收机板卡；所述天线组件穿过所述安装孔设置于所述天线罩内；所述接收机板卡位于所述天线罩的外部；

其中，所述天线罩的材质为黑色尼龙；所述机盖的第二表面以布满的方式设置有第一屏蔽体；所述天线组件设置有连接线，所述连接线穿过所述第一屏蔽体与位于所述天线罩外部的所述接收机板卡相连；所述机盖用于与机体相连，以使所述天线组件位于所述机体的外部并使所述接收机板卡位于所述机体的内部。

优选地：所述第一屏蔽体包括至少两层铜箔胶带层；所述铜箔胶带层包括沿所述机盖的长方向延伸且均匀分布的多条铜箔胶带。

优选地：沿所述机盖的宽方向相邻的两条所述铜箔胶带彼此一部分重叠布置，重叠部分的宽度不小于6毫米。

优选地：所述接收机板卡的外部包裹由第二屏蔽体，所述第二屏蔽体包括至少两层铜箔胶带层。

优选地：所述天线组件包括天线以及底座，所述底座与所述天线固定相连，所述底座远离所述天线的一侧表面设置有绝缘层。

优选地：所述连接线为IPEX接口连接线。

优选地：所述机体与所述机盖相连的上边缘设置有第三屏蔽体。

优选地：所述第三屏蔽体包括至少两层铜箔胶带层，所述铜箔胶带层的两边均匀铺贴在所述上边缘的内外侧。

优选地：还包括摄像头电路板，所述摄像头电路板的外部设置有绝缘胶带层，所述绝缘胶带层的外部以布满的方式设置有第四屏蔽体；所述第四屏蔽体包括至少两层铜箔胶带层，所述铜箔胶带层位于所述摄像头电路板边缘处的铜箔胶带的中心线与所述摄像头电路板边缘对齐，以使铜箔胶带被铺贴在所述摄像头电路板边缘的两侧。

优选地：所述摄像头电路板还包括第一usb-c物理接口，所述第一usb-c物理接口与第二usb-c物理接口相连后，接口连接处的外部设置有屏蔽体；所述第二usb-c物理接口连接有连接线。

根据本实用新型提供的具体实施例，本实用新型公开了以下技术效果：

本申请实施例提供的一种应用于无人机的电磁屏蔽系统，可形成有效的屏蔽隔离区，将电磁辐射干扰源隔离在设备内部，并通过对卫星导航模块天线重新设计，合理的屏蔽体铺贴设计，将天线隔离在天线罩内，减小干扰源对其影响。该系统简单可靠、易于实现、成本低，不影响无人机本身的设计，没有大量使用屏蔽体材料，保证了微型无人机低成本、轻重量的特点。

当然，实施本实用新型的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，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顶盖单元的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的卫星导航模块的结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的天线组件的结构示意图；

图4是本实用新型实施例提供的接收机板卡的结构示意图；

图5是本实用新型实施例提供的机体的结构示意图；

图6是本实用新型实施例提供的摄像头电路板的结构示意图；

图7是本实用新型实施例提供的第二usb-c物理接口的结构示意图。

图中：顶盖单元1、天线罩11、机盖12、卫星导航模块2、天线组件21、天线211、底座212、接收机板卡22、第一屏蔽体3、第二屏蔽体4、第三屏蔽体5、摄像头电路板6、第四屏蔽体7、第一usb-c物理接口8、第二usb-c物理接口9、机体10。

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的一部分实施例，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所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参见图1、图2、图3、图4、图5，为本实用新型实施例提供的一种应用于无人机的电磁屏蔽系统，如图1、图2、图3、图4、图5所示，该系统可以包括：

顶盖单元1，所述顶盖单元1包括天线罩11以及机盖12；所述天线罩11具有一端开口的筒形结构，所述机盖12设置有安装孔，所述天线罩11的开口一端与安装孔相对布置且与所述机盖12的第一表面固定相连；

卫星导航模块2，所述卫星导航模块2包括天线组件21以及接收机板卡22；所述天线组件21穿过所述安装孔设置于所述天线罩11内；所述接收机板卡22位于所述天线罩11的外部；

其中，所述天线罩11的材质为黑色尼龙；所述机盖12的第二表面以布满的方式设置有第一屏蔽体3；所述天线组件21设置有连接线(图中未视出)，所述连接线穿过所述第一屏蔽体3与位于所述天线罩11外部的所述接收机板卡22相连；所述机盖12用于与机体相连，以使所述天线组件21位于所述机体10的外部并使所述接收机板卡22位于所述机体10的内部。进一步的，所述连接线为IPEX接口连接线。

本申请实施例提供的应用于无人机的电磁屏蔽系统，不用进行大量的仿真建模分析，降低研发成本、缩短研发周期，提高了无人机研发经济性；将导航模块的天线211和接收机分开设计，彻底将天线211和干扰源空间区域分开，用屏蔽体把天线211隔离在整个机体外，最大程度降低其受到的干扰，同时对导航接收机单独作屏蔽隔离，保证其屏蔽体的完整，提高屏蔽效果；充分利用机上空间，扩大天线211直径，以增强天线211的信号接收能力。

为了进一步的提高第一屏蔽体3的屏蔽效果，本申请实施例可以提供所述第一屏蔽体3包括至少两层铜箔胶带层；所述铜箔胶带层包括沿所述机盖12的长方向延伸且均匀分布的多条铜箔胶带。

进一步的，沿所述机盖12的宽方向相邻的两条所述铜箔胶带彼此一部分重叠布置，重叠部分的宽度不小于6毫米。

本申请实施例提供的系统中，将带集成天线的卫星导航模块2设计成独立的外部天线型式，把带底座212的天线211和接收机板卡22从空间区域上分开，仅用带IPEX接口的连接线连接，且在空间允许范围内尽量增加天线211的尺寸，增强天线211的信号接收能力，为了进一步的提高接收机板卡22的屏蔽效果，防止对机体内部的部件造成干扰，本申请实施例还可以提供所述接收机板卡22的外部包裹由第二屏蔽体4，所述第二屏蔽体4包括至少两层铜箔胶带层。

进一步的，为了防止底座212发生短路，本申请实施例可以提供所述天线组件21包括天线211以及底座212，所述底座212与所述天线211固定相连，所述底座212远离所述天线211的一侧表面设置有绝缘层。

为了进一步的提高机体与机盖12连接处的屏蔽效果，本申请实施例可以提供所述机体10与所述机盖12相连的上边缘设置有第三屏蔽体5。所述第三屏蔽体5包括至少两层铜箔胶带层，所述铜箔胶带层的两边均匀铺贴在所述上边缘的内外侧。保证在合盖时机盖12与机体接触也更充分，不会额外增加缝隙，杜绝电磁辐射泄露到屏蔽区域外。

为了进一步干扰源的辐射，如图6、图7所示，本申请实施例还可以提供摄像头电路板6，所述摄像头电路板6的外部设置有绝缘胶带层，所述绝缘胶带层的外部以布满的方式设置有第四屏蔽体7；所述第四屏蔽体7包括至少两层铜箔胶带层，所述铜箔胶带层位于所述摄像头电路板6边缘处的铜箔胶带的中心线与所述摄像头电路板6边缘对齐，以使铜箔胶带被铺贴在所述摄像头电路板6边缘的两侧。

进一步的，所述摄像头电路板6还包括第一usb-c物理接口8，所述第一usb-c物理接口8与第二usb-c物理接口9相连后，接口连接处的外部设置有屏蔽体；所述第二usb-c物理接口9连接有连接线。

下面对本申请实施例提供的系统进行详细介绍。

已知北斗卫星导航模块2的工作频率B3频段为1268.52MHz附近，通过频谱仪扫描检测出各机载设备频率分布，发现摄像头工作时，其时钟基频和谐波信号会产生电磁辐射干扰，导致北斗卫星导航模块2无法正常工作。

为了解决上述问题，本申请实施例提供了一种应用于无人机的电磁屏蔽系统，微型旋翼无人机的顶盖如图1所示，包括天线罩11、机盖12；带集成天线211的卫星导航模块2如图2所示，包括天线211、天线211底座212、接收机、连接器；做好屏蔽隔离的顶盖和接收机示意图如图3所示，包括铜箔胶带屏蔽体；机体的屏蔽示意图如图4所示，包括微型无人机机体；摄像头电路板6的屏蔽方法示意图如图5所示，包括表示摄像头电路板6、第一usb-c物理接口8(母头)、连接线的第二usb-c物理接口9(公头)。

将带集成天线211的卫星导航模块2设计成独立的外部天线211型式，把带底座212的天线211和接收机板卡22从空间区域上分开，仅用带IPEX接口的连接线连接，且在空间允许范围内尽量增加天线211的尺寸，增强天线211的信号接收能力，如图2所示(IPEX接口连接线未展示，可以根据情况使用其他接口形式)。

天线罩11为黑色尼龙打印材料，不影响天线211接收信号，带底座212的天线211放入天线罩11中并留出连接线，底座212未接触天线211的一面电路器件区域贴一层普通绝缘胶带，防止短路，用铜箔胶带(铜箔胶带双面导电，0.15mm厚、12mm宽)沿着顶盖长边侧一条一条均匀的铺贴在顶盖内侧，天线211被隔离在机盖12外侧、天线罩11内(注意沿合适的方向将连接线及接口留出来)。

铺贴时两条铜箔胶带之间沿顶盖短边侧保持6mm重叠部分，形成两层屏蔽体，且完整性更好，合盖时跟机体接触也更充分，不会额外增加缝隙，杜绝电磁辐射泄露到屏蔽区域外，顶盖的铺贴示意图如图3左侧部分所示。

对于接收机，将处理顶盖和天线211时留出的连接线和接口与接收机接板卡接好，再用铜箔胶带把整个接收机板卡22包裹起来，包裹时两条铜箔胶带仍保持6mm重叠，形成一个双层的屏蔽体，板卡安装时再去掉安装孔处多余的屏蔽体，可以很好的保持屏蔽体的完整性，充分隔绝干扰的电磁辐射，示意图如图3右侧所示。

为了防止电磁干扰绕过顶盖辐射到天线罩11空间区域，用比各边缘周长稍长的铜箔胶带对机体上边缘进行铺贴，保持机体上边缘和铜箔胶带的中心线对齐，两边均匀铺贴在边缘内外侧，当顶盖合上时，机体上边缘可以和顶盖边缘内的屏蔽体充分接触，保证顶盖内部屏蔽体与机体边缘屏蔽体形成的隔离区没有缝隙和空洞，且无人机机体接地，形成良好接地的屏蔽体，可以充分起到屏蔽电磁辐射的作用，示意图如图4所示。

为了减少干扰源的辐射，对摄像头电路板6也作了屏蔽隔离，屏蔽时先不接摄像头电路板6的连接线，将电路板铺贴一层普通绝缘胶带，按照长边的方向进行铜箔的铺贴，铜箔胶带的中心线与电路板边缘对齐，胶带中心线两边均匀铺贴在边缘两侧，形成密封良好的屏蔽腔体，摄像头电路板6的usb-c物理接口(母头)外壳接地，要保证铜箔胶带与usb-c物理接口外壳贴合密切，将物理接口孔洞处多余部分屏蔽体去掉，尽量减少对铜箔屏蔽体的破坏，保证屏蔽体完整性，减少缝隙和孔洞的产生，然后连接上带usb-c接口(公头)的连接线(带屏蔽)，将usb-c接口进行包裹屏蔽，摄像头电路板6屏蔽示意图如图5所示。

可见，通过该系统解决了微型旋翼无人机的机载摄像头干扰北斗卫星导航模块2正常工作的问题。

总之，本申请提供的应用于无人机的电磁屏蔽系统，可形成有效的屏蔽隔离区，将电磁辐射干扰源隔离在设备内部，并通过对卫星导航模块天线重新设计，合理的屏蔽体铺贴设计，将天线隔离在天线罩内，减小干扰源对其影响。该系统简单可靠、易于实现、成本低，不影响无人机本身的设计，没有大量使用屏蔽体材料，保证了微型无人机低成本、轻重量的特点。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本申请可借助软件加上必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的系统及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。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，均包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种应用于无人机的电磁屏蔽系统，其特征在于，包括：

顶盖单元，所述顶盖单元包括天线罩以及机盖；所述天线罩具有一端开口的筒形结构，所述机盖设置有安装孔，所述天线罩的开口一端与安装孔相对布置且与所述机盖的第一表面固定相连；

卫星导航模块，所述卫星导航模块包括天线组件以及接收机板卡；所述天线组件穿过所述安装孔设置于所述天线罩内；所述接收机板卡位于所述天线罩的外部；

其中，所述天线罩的材质为黑色尼龙；所述机盖的第二表面以布满的方式设置有第一屏蔽体；所述天线组件设置有连接线，所述连接线穿过所述第一屏蔽体与位于所述天线罩外部的所述接收机板卡相连；所述机盖用于与机体相连，以使所述天线组件位于所述机体的外部并使所述接收机板卡位于所述机体的内部。

2.根据权利要求1所述的应用于无人机的电磁屏蔽系统，其特征在于，所述第一屏蔽体包括至少两层铜箔胶带层；所述铜箔胶带层包括沿所述机盖的长方向延伸且均匀分布的多条铜箔胶带。

3.根据权利要求2所述的应用于无人机的电磁屏蔽系统，其特征在于，沿所述机盖的宽方向相邻的两条所述铜箔胶带彼此一部分重叠布置，重叠部分的宽度不小于6毫米。

4.根据权利要求1所述的应用于无人机的电磁屏蔽系统，其特征在于，所述接收机板卡的外部包裹由第二屏蔽体，所述第二屏蔽体包括至少两层铜箔胶带层。

5.根据权利要求1所述的应用于无人机的电磁屏蔽系统，其特征在于，所述天线组件包括天线以及底座，所述底座与所述天线固定相连，所述底座远离所述天线的一侧表面设置有绝缘层。

6.根据权利要求1所述的应用于无人机的电磁屏蔽系统，其特征在于，所述连接线为IPEX接口连接线。

7.根据权利要求1所述的应用于无人机的电磁屏蔽系统，其特征在于，所述机体与所述机盖相连的上边缘设置有第三屏蔽体。

8.根据权利要求7所述的应用于无人机的电磁屏蔽系统，其特征在于，所述第三屏蔽体包括至少两层铜箔胶带层，所述铜箔胶带层的两边均匀铺贴在所述上边缘的内外侧。

9.根据权利要求1所述的应用于无人机的电磁屏蔽系统，其特征在于，还包括摄像头电路板，所述摄像头电路板的外部设置有绝缘胶带层，所述绝缘胶带层的外部以布满的方式设置有第四屏蔽体；所述第四屏蔽体包括至少两层铜箔胶带层，所述铜箔胶带层位于所述摄像头电路板边缘处的铜箔胶带的中心线与所述摄像头电路板边缘对齐，以使铜箔胶带被铺贴在所述摄像头电路板边缘的两侧。

10.根据权利要求9所述的应用于无人机的电磁屏蔽系统，其特征在于，所述摄像头电路板还包括第一usb-c物理接口，所述第一usb-c物理接口与第二usb-c物理接口相连后，接口连接处的外部设置有屏蔽体；所述第二usb-c物理接口连接有连接线。