CN106184707A - 一种具有天线装置的无人机结构 - Google Patents

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江荣
黄松
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Abstract

本发明公开了具有天线装置的无人机结构，所述无人机结构包括：机身、固定设置在所述机身的底部的起落架、具有中空结构的绝缘外壳，所述中空结构的内侧底部设置有天线机构，所述天线机构为S型结构。本发明投入使用后，采用较为轻便的双频圆极化矩形缝隙天线，极大的降低了无人机的重量，增加了无人机的续航能力；由于双频圆极化矩形缝隙天线的轻薄特性，使得天线机构设置自由度增大，将其设置在绝缘底壳的腔室内，极大的缩减了无人机的体积，使其造型美观。

Description

一种具有天线装置的无人机结构
技术领域
本发明涉及一种无人机结构，特别涉及一种具有天线装置的无人机结构。
背景技术
当今世界，由于无人机具有鲜明的技术特点，在民用和军用领域都具有越来越广泛的应用和蓬勃发展，尤其在军事侦察、电力巡检、航拍、农业植保、救灾抢险、测绘与建模、环境异常检测、娱乐等领域具有广阔的前景，甚至能代表未来航空器的重要发展方向，特别是近五年来，涌现出了很多特色鲜明的小型多轴旋翼无人机。
从技术角度定义，无人机可以分为：无人直升机、无人固定翼机、无人多旋翼飞行器、无人飞艇、无人伞翼机、无人涵道机等，涵道式飞行器具有普通固定翼飞机和直升机、多旋翼机不具备的众多优点，在军用和民用航空领域发挥着重要的作用。现有的多旋翼无人机和传统无人直升机的天线较为笨重，严重影响到无人机的续航能力及外形的美观。
发明内容
本发明的目的是解决上述现有技术的不足，提供一种具有天线装置的无人机结构。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：
一种具有天线装置的无人机结构，所述无人机结构包括：机身、固定设置在所述机身的底部的起落架、具有中空结构的绝缘外壳，所述中空结构的内侧底部设置有天线机构，所述天线机构为双频圆极化矩形缝隙天线，所述双频圆极化矩形缝隙天线为弓形、半圆形、椭圆形；或者所述双频圆极化矩形缝隙天线包括以下S型结构：天线位于FR4介质拨片上，L1和H1分别是天线的宽度和高度，L2和H2分别是矩形缝隙的宽度和高度，S型单极子宽度为W1和W2，各分段的长度分别为S1，S2，S3，S4，S5和S6，所述S型单极子下方形成共面波导。
进一步地，所述FR4介质拨片的介电常数为4.4，损耗角正切为0.02。
进一步地，所述FR4介质拨片的厚度为1mm。
进一步地，所述共面波导被设计成具有50欧姆特性阻抗，中间馈线宽度2mm，间隙宽度0.25mm，馈线和标准的SMA接头相连。
进一步地，所述腔室的内侧底部具有使所述双频圆极化矩形缝隙天线贴合牢靠的粗糙层。
进一步地，所述腔室的内侧底部具有防止所述双频圆极化矩形缝隙天线翻边的定位柱。
进一步地，所述无人机为无人多旋翼飞行器。
进一步地，L1取值为36～38mm，H1取值为36～38mm，L2取值为27～29mm，H2取值为27～29mm，W1取值为1～2mm，W2取值为1～2mm，S1取值为7～9mm，S2取值为12～13mm，S3取值为20～22mm，S4取值为10～12mm，S5取值为22～23mm，S6取值为4～6mm。
本发明的有益效果主要体现在：
1.采用质量轻便、体型小巧、馈电简单的圆极化天线，通过S型单极子控制天线的面电流，激励起圆极化特性。极大的降低了无人机的重量，增加了无人机的续航能力；
2.由于圆极化矩形缝隙天线的轻薄特性，使得天线机构设置自由度增大，将其设置在绝缘底壳的腔体内，极大的缩减了无人机的体积；
3.天线机构位于腔体内，不会影响无人机的美观性，使其造型美观。
附图说明
图1是本发明无人机结构的天线装置的的结构示意图。
图2是天线的测试及仿真S参数的关系图。
图3是天线的实测及仿真轴比的关系图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明提供的具有天线装置的无人机结构的具体实施方式做详细说明。本发明提供基于具有天线装置的无人机结构，能够增加无人机的续航能力及美观性。
本发明所指的无人机为无人多旋翼飞行器，最优的适用于微型无人机，无人机具有机身、固定设置在所述机身的底部的起落架、具有中空结构的绝缘外壳，所述中空结构的内侧底部设置有天线机构，天线机构为双频圆极化矩形缝隙天线。天线机构可为连续的弓字型、半圆形、椭圆形，当然还可采用其他形状的设置，特别地，本发明提出的天线结构还可以包括以下结构：如图1所示，天线印刷于厚度为1mm的FR4介质拨片上(介电常数4.4，损耗角正切0.02)，L1和H1分别是天线的宽度和高度，L2和H2分别是矩形缝隙的宽度和高度。S型单极子宽度为W1和W2，各分段的长度分别为S1，S2，S3，S4，S5和S6，具体参考数值如表1所示。S型单极子下方形成共面波导，所述共面波导被设计成具有50欧姆特性阻抗，中间馈线宽度2mm，间隙宽度0.25mm，馈线和标准的SMA接头相连。
表1.天线的尺寸
参数 L1 H1 L2 H2 P1 P2 G W1
数值(mm) 36～38 36～38 27～29 27～29 5～6 2～3 2～3 1～2
参数 W2 S1 S2 S3 Sd S5 S6 -
数值(mm) 1～2 7～9 12～13 20～22 10～12 22～23 4～6 -
如图2所示，在微波暗室对天线结构进行了测试。天线的S参数实测天线的S11小于-10dB的带宽在第一个频带和第二个频带分别为18.5％(2.31-2.78GHz)和22.6％(4.99-6.26GHz)。在最大辐射方向(图1中的z轴)的圆极化轴比如图3所示。该圆极化天线的实测3dB轴比带宽在第一个频带和第二个频带分别为19.6％(2.30-2.80GHz)和8.8％(5.40-5.90GHz)。很明显测试结果和仿真结果很吻合。
更优化地，腔体2的内侧底部具有防止圆极化天线翻边的定位柱，定位柱可用于对圆极化天线进行定位及防治其翻边。所述腔室的内侧底部具有使所述双频圆极化矩形缝隙天线贴合牢靠的粗糙层。
最后，对所述的微型无人机进行定义，其主要是指最大宽度不超过20cm的无人多旋翼飞行器，当然本发明亦适用于最大宽度大于20cm的无人机。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，在上述说明书的描述中提到的数值及数值范围并不用于限制本发明，只是为本发明提供优选的实施方式，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种具有天线装置的无人机结构，所述无人机结构包括：机身、固定设置在所述机身的底部的起落架、具有中空结构的绝缘外壳，所述中空结构的内侧底部设置有天线机构，所述天线机构为双频圆极化矩形缝隙天线，所述双频圆极化矩形缝隙天线包括以下S型结构：天线位于FR4介质拨片上，L1和H1分别是天线的宽度和高度，L2和H2分别是矩形缝隙的宽度和高度，S型单极子宽度为W1和W2，各分段的长度分别为S1，S2，S3，S4，S5和S6，所述S型单极子下方形成共面波导。
2.根据权利要求1所述的无人机结构，其特征在于，所述FR4介质拨片的介电常数为4.4，损耗角正切为0.02。
3.根据权利要求1或2所述的无人机结构，其特征在于，所述FR4介质拨片的厚度为1mm。
4.根据权利要求1或2所述的无人机结构，其特征在于，其中，所述共面波导被设计成具有50欧姆特性阻抗，中间馈线宽度2mm，间隙宽度0.25mm，馈线和标准的SMA接头相连。
5.根据权利要求1所述的无人机结构，其特征在于，所述中空结构的内侧底部具有使所述双频圆极化矩形缝隙天线贴合牢靠的粗糙层。
6.根据权利要求1或2所述的无人机结构，其特征在于，所述中空结构的内侧底部具有防止所述双频圆极化矩形缝隙天线翻边的定位柱。
7.根据权利要求1或2所述的无人机结构，其特征在于，其中，所述无人机为无人多旋翼飞行器。
8.根据权利要求1或2所述的无人机结构，其特征在于，其中，L1取值为36～38mm，H1取值为36～38mm，L2取值为27～29mm，H2取值为27～29mm，W1取值为1～2mm，W2取值为1～2mm，S1取值为7～9mm，S2取值为12～13mm，S3取值为20～22mm，S4取值为10～12mm，S5取值为22～23mm，S6取值为4～6mm。
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