研究人員開發(fā)了一種小型的、類似軍刀型的無人機(jī)天線

據(jù)悉，一組中國研究人員開發(fā)了一種小型的、類似軍刀型的無人機(jī)天線，這種天線可以在兩種輻射模式之間切換，從而實(shí)現(xiàn)更好的通信覆蓋。他們在2月26日發(fā)表在IEEE Transactions on Antennas and Propagation上的一項(xiàng)研究中描述了他們的工作成果。

對于高速巡航的無人機(jī)，需要有小型的空氣動(dòng)力天線來限制阻力，但仍能產(chǎn)生足 夠的帶寬和覆蓋范圍。清華大學(xué)研究員Zhijun Zhang指出，從氣動(dòng)角度來說，劍形天線是有益的，但這種設(shè)計(jì)有一個(gè)主要的局限性。

“傳統(tǒng)的類似軍刀的天線會(huì)產(chǎn)生一個(gè)環(huán)形的輻射方向圖，提供全方位的覆蓋，是空對地通信的理想選擇。然而，這個(gè)甜甜圈形狀的圖案，它的頂點(diǎn)是空的，”張解釋道。

Illustration: Tsinghua University; UAV: ShutterstockA conventional donut-shaped radiation pattern.

雖然這種甜甜圈形狀的輻射模式可能足以幫助無人機(jī)與地面通信系統(tǒng)交換信號(hào)，但在試圖與衛(wèi)星建立通信時(shí)，無人機(jī)正上方覆蓋的“盲點(diǎn)”是有問題的（也稱為“半球覆蓋”）。因此，Zhang和他的團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造了一種新型的類似軍刀的天線設(shè)計(jì)，可以直接在天線上方提供信號(hào)。

為了達(dá)到這個(gè)目的，研究人員在設(shè)計(jì)中加入了兩個(gè)金屬散熱器。第一種是單極子，它垂直于地面，具有全向模式。第二個(gè)是偶極子，它與地面平行，具有寬邊方向圖——產(chǎn)生的信號(hào)填補(bǔ)了傳統(tǒng)天線的盲點(diǎn)。“這兩個(gè)散熱器不僅產(chǎn)生兩種工作模式和所需的輻射模式，而且還提供額外的電容加載效應(yīng)，從而縮小天線尺寸，”Zhang說。天線可以在兩種模式之間切換，從而提供上半球的覆蓋范圍。

仿真和測試表明，該設(shè)計(jì)可以達(dá)到大約20%的帶寬，這甚至讓設(shè)計(jì)背后的研究人員感到驚訝。Zhang說，這種效率的產(chǎn)生是因?yàn)閮煞N模式都使用兩種散熱器。

“據(jù)我們所知，這是第一次努力實(shí)現(xiàn)如此緊湊的飛機(jī)天線上半球覆蓋率和可接受的機(jī)載衛(wèi)星通信增益。接下來，我們打算設(shè)計(jì)一種更簡單的只有一種模式的飛機(jī)天線，”Zhang說，并指出這可能需要犧牲一些帶寬。