CN117791156B - 一种小型圆极化天线及飞行器无线通信方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了天线领域的一种小型圆极化天线及飞行器无线通信方法，天线包括介质圆环、固定在介质圆环内且呈十字排列的四条金属臂、同轴馈电线；金属臂由介质片、贴附在介质片上表面或下表面的金属贴片组成，且同一直线上两条金属臂的金属贴片贴附于介质片相反表面，位于介质片相同表面的金属贴片连接导通，同轴馈电线的中心导体和***导体分别与位于介质片相反表面的金属贴片馈电连接。该圆极化天线采用蛇形金属贴片，有助于减小金属臂长度，实现天线的小型化、轻质化；另外介质圆环的设置既起到固定支撑作用，又可在天线抛撒落地时，通过翻滚避免金属臂的损坏；加上该天线具有姿势稳定并漂移的抛撒特点，使其尤其适用于飞行器的抛撒部署。
Description
技术领域
本发明涉及天线技术领域，具体涉及一种小型圆极化天线及飞行器无线通信方法。
背景技术
小型圆极化天线在无线通信中得到广泛应用，特别是针对室外无线传感网络的应用，要求天线基本小型化，轻盈化，便于布置，而当前的天线设计基本没有考虑上述应用需求。另外，飞行器在执行有些任务或试验过程中，需要将其天线抛撒，以满足特定情况的无线通信需求，然而现有圆极化天线其抛撒后姿态稳定性差，不利于信号传输，且落地撞击缺乏保护结构，易撞击损坏，因此无法作为抛撒天线使用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种小型圆极化天线及飞行器无线通信方法，其小型化及介质基材具有重量轻的优势，而且采用天线辐射臂作为飞行悬臂，使天线具有抛出能够稳定姿势并漂移的特点。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
一种小型圆极化天线，天线包括：介质圆环、以及固定在介质圆环内且呈十字排列的四条金属臂、以及同轴馈电线；
其中，所述金属臂由介质片以及贴附在介质片上表面或下表面的金属贴片组成，且同一直线上两条金属臂的金属贴片贴附于介质片相反表面，位于介质片相同表面的金属贴片连接导通，所述同轴馈电线位于介质圆环的轴线位置，同轴馈电线由相互绝缘的中心导体和***导体组成，且中心导体和***导体分别与位于介质片相反表面的金属贴片馈电连接。
进一步改进在于，四条金属臂上的金属贴片形状尺寸相同，均采用包含若干个弯折的蛇形结构，且蛇形结构由内向外以一定张角逐步变宽。
进一步改进在于，天线还包括位于四条金属臂相交位置的介质柱，所述介质柱的上表面和下表面均设有90°移相环，且位于介质柱上表面的90°移相环用于连接导通介质片上表面的两个金属贴片，位于介质柱下表面的90°移相环用于连接导通介质片下表面的两个金属贴片。
进一步改进在于，
位于介质柱上表面的90°移相环由实心的圆形片和3/4圆环片一体成型，且圆形片外侧与介质片上表面其中一个金属贴片连接导通，3/4圆环片的延伸末端与介质片上表面另一金属贴片连接导通；
位于介质柱下表面的90°移相环由带孔的环形片和3/4圆环片一体成型，且环形片外侧与介质片下表面其中一个金属贴片连接导通，3/4圆环片的延伸末端与介质片下表面另一金属贴片连接导通。
进一步改进在于，所述中心导体穿过介质柱下表面90°移相环的环形片以及介质柱后与介质片上表面90°移相环的圆形片连接导通，所述***导体直接与介质柱下表面90°移相环的环形片连接导通。
进一步改进在于，四条金属臂在径向为水平延伸，在圆周方向为倾斜延伸，且所述介质柱厚度大于金属臂倾斜产生的高度差。
进一步改进在于，所述介质柱的圆周侧面贴附有四个三角片，用于90°移相环与金属贴片之间的连接导通。
本发明还提供了一种飞行器无线通信方法，所述方法应用了所述小型圆极化天线，且具体为将所述小型圆极化天线作为飞行器的抛撒天线进行部署，以实现抛撒后的无线通信。
本发明的有益效果在于：该圆极化天线采用蛇形金属贴片，有助于减小金属臂长度，实现天线的小型化、轻质化；另外介质圆环的设置既起到固定支撑作用，又可在天线抛撒落地时，通过翻滚避免金属臂的损坏；加上该天线具有姿势稳定并漂移的抛撒特点，使其尤其适用于飞行器的抛撒部署。
附图说明
图1为小型圆极化天线的结构立体图；
图2为小型圆极化天线中上表面金属臂俯视图；
图3为小型圆极化天线中下表面金属臂俯视图；
图4为小型圆极化天线中上表面90°移相环的俯视图；
图5为小型圆极化天线中下表面90°移相环的俯视图；
图6为小型圆极化天线中贴附在介质柱圆周侧面的三角片示意图；
图7为小型圆极化天线中介质片和介质圆环的结构立体图；
图8为小型圆极化天线的S11及轴比随频率的变化图；
图9为小型圆极化天线在2.4GHz的XOZ平面的辐射方向图；
图10为小型圆极化天线在2.4GHz的YOZ平面的辐射方向图；
图中：1、上表面设金属贴片的金属臂；2、介质片；3、下表面设金属贴片的金属臂；4、介质圆环；5、中心导体；6、***导体；7、介质柱上表面的90°移相环；8、介质柱下表面的90°移相环；9、金属贴片；10、三角片；11、介质柱。
具体实施方式
下面结合附图对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。
结合图1-7所示，一种小型圆极化天线，天线包括：介质圆环4、以及固定在介质圆环4内且呈十字排列的四条金属臂、以及同轴馈电线，整个天线形成类似竹蜻蜓的结构；
其中，金属臂由介质片2以及贴附在介质片2上表面或下表面的金属贴片9组成，且同一直线上两条金属臂的金属贴片9贴附于介质片2相反表面，位于介质片2相同表面的金属贴片9连接导通，这样两条上表面设金属贴片9的金属臂1形成90°相位差且导通，两条下表面设金属贴片9的金属臂3也形成90°相位差且导通，形成圆极化；同轴馈电线位于介质圆环4的轴线位置，同轴馈电线由相互绝缘的中心导体5和***导体6组成，且中心导体5和***导体6分别与位于介质片2相反表面的金属贴片9馈电连接。
优选的，四条金属臂上的金属贴片9形状尺寸相同，均采用包含若干个弯折的蛇形结构，且蛇形结构由内向外以一定张角逐步变宽，相比较于传统的直线形结构，可大大减小金属臂的长度，从而有助于减小天线的整体尺寸和重量。
另外，天线还包括位于四条金属臂相交位置的介质柱11，介质柱11的上表面和下表面均设有90°移相环，且介质柱上表面的90°移相环7用于连接导通介质片2上表面的两个金属贴片9，介质柱下表面的90°移相环8用于连接导通介质片2下表面的两个金属贴片9。
并且，两个90°移相环结构不同。其中，介质柱上表面的90°移相环7由实心的圆形片和3/4圆环片一体成型，且圆形片外侧与介质片2上表面其中一个金属贴片9连接导通，3/4圆环片的延伸末端与介质片2上表面另一金属贴片9连接导通；介质柱下表面的90°移相环8由带孔的环形片和3/4圆环片一体成型，且环形片外侧与介质片下表面其中一个金属贴片9连接导通，3/4圆环片的延伸末端与介质片2下表面另一金属贴片9连接导通。
在馈电结构中，中心导体5穿过介质柱下表面90°移相环8的环形片以及介质柱11后与介质片上表面90°移相环7的圆形片连接导通，而***导体无需穿过介质柱11，直接与介质柱下表面90°移相环8的环形片连接导通。
优选的，四条金属臂在径向为水平延伸，在圆周方向为倾斜延伸，且介质柱11厚度大于金属臂倾斜产生的高度差，确保上、下表面的金属贴片9不导通；另外，为了实现馈电，介质柱11的圆周侧面贴附有四个三角片10，用于90°移相环与对应金属贴片9之间的连接导通，这样介质片2相同表面的其中一个金属贴片9会依次经过三角片10、90°移相环圆形片（环形片）、3/4圆环片、三角片10与另一个金属贴片9连接导通。
在具体尺寸方面，可以采用如下实施方案：
如图2和图3所示，金属贴片9径向长为16.7mm，第一个弯折的深度边长为2.85mm和2.98mm，弯折长度3.22mm，第二个弯折的深度边长为4.12mm和2.98mm，弯折长度4.49mm，两个弯折的距离为6.13mm。
如图4所示，介质柱上表面的90°移相环7的金属圆形片直径为3.81mm，3/4圆环的外径为6mm，环宽0.81mm。
如图5所示，介质柱下表面的90°移相环8的金属环形片外径为4mm，内径为0.912mm，金属3/4圆环片的外径为6mm，环宽0.81mm。
如图6所示，在介质柱11侧壁上有四个大小形状相同的金属三角片10，其斜边长度为1.56mm。
如图7所示，介质柱11高度为2mm，半径为3mm，中心位置预留有用于中心导体5穿过的孔，本实施例选取内径为0.53mm的同轴馈电线，考虑到加工，预留孔的直径应略大于同轴馈电线的内径。四条金属臂的高度差为1mm，圆环介质4的高度为3.4mm，宽度为1mm。
如图8所示，为小型圆极化天线的S11及轴比随频率的变化图，可以看出天线的S11曲线在2.29-2.65GHz频带内小于-10dB，轴比在2.33-2.46GHz频带内小于3dB。
如图9、10所示，图9为小型圆极化天线在2.4GHz的XOZ平面的辐射方向图，图10为小型圆极化天线在2.4GHz的YOZ平面的辐射方向图，从图中可以看出，所述圆极化天线具有良好的辐射性能。
另外，本发明还提供了一种飞行器无线通信方法，所述方法应用了该小型圆极化天线，且具体为将所述小型圆极化天线作为飞行器的抛撒天线进行部署，以实现抛撒后的无线通信。该天线由于采用了特殊的蛇形金属贴片，很大程度上减小了天线的尺寸，实现了天线的小型化。并且四条金属臂在圆周方向有一定的倾角，使得天线具有可抛撒的特性，在飞行器部署等传感器领域具有应用价值。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种小型圆极化天线，其特征在于，所述小型圆极化天线作为飞行器的抛撒天线进行部署，天线包括：介质圆环、以及固定在介质圆环内且呈十字排列的四条金属臂、以及同轴馈电线，四条金属臂在径向为水平延伸，在圆周方向为倾斜延伸，整个天线形成类似竹蜻蜓的结构；
其中，所述金属臂由介质片以及贴附在介质片上表面或下表面的金属贴片组成，且同一直线上两条金属臂的金属贴片贴附于介质片相反表面，位于介质片相同表面的金属贴片连接导通，所述同轴馈电线位于介质圆环的轴线位置，同轴馈电线由相互绝缘的中心导体和***导体组成，且中心导体和***导体分别与位于介质片相反表面的金属贴片馈电连接。
2.根据权利要求1所述的一种小型圆极化天线，其特征在于，四条金属臂上的金属贴片形状尺寸相同，均采用包含若干个弯折的蛇形结构，且蛇形结构由内向外以一定张角逐步变宽。
3.根据权利要求1所述的一种小型圆极化天线，其特征在于，天线还包括位于四条金属臂相交位置的介质柱，所述介质柱的上表面和下表面均设有90°移相环，且位于介质柱上表面的90°移相环用于连接导通介质片上表面的两个金属贴片，位于介质柱下表面的90°移相环用于连接导通介质片下表面的两个金属贴片。
4.根据权利要求3所述的一种小型圆极化天线，其特征在于，
位于介质柱上表面的90°移相环由实心的圆形片和3/4圆环片一体成型，且圆形片外侧与介质片上表面其中一个金属贴片连接导通，3/4圆环片的延伸末端与介质片上表面另一金属贴片连接导通；
位于介质柱下表面的90°移相环由带孔的环形片和3/4圆环片一体成型，且环形片外侧与介质片下表面其中一个金属贴片连接导通，3/4圆环片的延伸末端与介质片下表面另一金属贴片连接导通。
5.根据权利要求4所述的一种小型圆极化天线，其特征在于，所述中心导体穿过介质柱下表面90°移相环的环形片以及介质柱后与介质片上表面90°移相环的圆形片连接导通，所述***导体直接与介质柱下表面90°移相环的环形片连接导通。
6.根据权利要求4所述的一种小型圆极化天线，其特征在于，所述介质柱厚度大于金属臂倾斜产生的高度差。
7.根据权利要求6所述的一种小型圆极化天线，其特征在于，所述介质柱的圆周侧面贴附有四个三角片，用于90°移相环与金属贴片之间的连接导通。
8.一种飞行器无线通信方法，其特征在于，所述方法应用了如权利要求1-7任一项所述小型圆极化天线，且具体为将所述小型圆极化天线作为飞行器的抛撒天线进行部署，以实现抛撒后的无线通信。
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Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5786793A (en) * | 1996-03-13 | 1998-07-28 | Matsushita Electric Works, Ltd. | Compact antenna for circular polarization |
| WO2014135970A2 (en) * | 2013-03-08 | 2014-09-12 | Alcatel Lucent | Omni directional circularly-polarized antenna |
| CN107425268A (zh) * | 2017-06-09 | 2017-12-01 | 上海交通大学 | 高增益双模宽带圆极化天线 |
| CN109301470A (zh) * | 2018-10-29 | 2019-02-01 | 西安电子科技大学 | 低雷达截面的极化可重构圆极化天线 |
| CN109378577A (zh) * | 2018-08-08 | 2019-02-22 | 西安电子科技大学 | 一种小型化宽频带交叉偶极子天线 |
| CN110620291A (zh) * | 2019-08-29 | 2019-12-27 | 电子科技大学 | 一种用于卫星通信的圆极化偶极子天线 |
| CN214067946U (zh) * | 2020-12-24 | 2021-08-27 | 深圳市大疆创新科技有限公司 | 双极化天线组件及控制终端 |
| CN115663463A (zh) * | 2022-12-08 | 2023-01-31 | 中国电子科技集团公司第二十研究所 | 圆极化天线 |
| CN116247423A (zh) * | 2022-12-15 | 2023-06-09 | 中国航空工业集团公司西安航空计算技术研究所 | 电磁耦合馈电宽频带宽波束机载圆极化天线 |
| CN220138693U (zh) * | 2023-06-15 | 2023-12-05 | 东莞科伏精密制造有限公司 | 一种单馈点圆极化天线 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10396443B2 (en) * | 2015-12-18 | 2019-08-27 | Gopro, Inc. | Integrated antenna in an aerial vehicle |
-
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Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5786793A (en) * | 1996-03-13 | 1998-07-28 | Matsushita Electric Works, Ltd. | Compact antenna for circular polarization |
| WO2014135970A2 (en) * | 2013-03-08 | 2014-09-12 | Alcatel Lucent | Omni directional circularly-polarized antenna |
| CN107425268A (zh) * | 2017-06-09 | 2017-12-01 | 上海交通大学 | 高增益双模宽带圆极化天线 |
| CN109378577A (zh) * | 2018-08-08 | 2019-02-22 | 西安电子科技大学 | 一种小型化宽频带交叉偶极子天线 |
| CN109301470A (zh) * | 2018-10-29 | 2019-02-01 | 西安电子科技大学 | 低雷达截面的极化可重构圆极化天线 |
| CN110620291A (zh) * | 2019-08-29 | 2019-12-27 | 电子科技大学 | 一种用于卫星通信的圆极化偶极子天线 |
| CN214067946U (zh) * | 2020-12-24 | 2021-08-27 | 深圳市大疆创新科技有限公司 | 双极化天线组件及控制终端 |
| CN115663463A (zh) * | 2022-12-08 | 2023-01-31 | 中国电子科技集团公司第二十研究所 | 圆极化天线 |
| CN116247423A (zh) * | 2022-12-15 | 2023-06-09 | 中国航空工业集团公司西安航空计算技术研究所 | 电磁耦合馈电宽频带宽波束机载圆极化天线 |
| CN220138693U (zh) * | 2023-06-15 | 2023-12-05 | 东莞科伏精密制造有限公司 | 一种单馈点圆极化天线 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| A low-profile dual-band dual-mode and dual-polarized antenna based on AMC;Jiadong Lin et.al;《IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters》;20170711;第第16卷卷;全文 * |
| 低剖面圆极化卫星终端天线研究;陈梦龙;《中国优秀硕士学位论文全文数据库信息科技辑》;20220115(第第1期期);全文 * |
| 单点背馈圆极化正方形环微带贴片天线设计;杨放;卫铭斐;王民;王纯;周军妮;;电子元件与材料;20151005(第10期);全文 * |
| 小型圆极化环形微带天线的设计;邓斌;胡明春;李建新;;微波学报;20090815(04);全文 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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