一種偶極子天線及無(wú)人機(jī)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種偶極子天線及無(wú)人機(jī),所述偶極子天線包括:襯底;主輻射臂,鋪設(shè)于所述襯底的一面;主輻射臂傳輸線,鋪設(shè)于所述襯底的所述一面,與所述主輻射臂垂直連接;輔助輻射臂,鋪設(shè)于所述襯底的另一面;輔助輻射臂傳輸線,鋪設(shè)于所述襯底的所述另一面,與所述輔助輻射臂垂直連接;巴倫,鋪設(shè)于所述襯底的所述另一面,位于所述輔助輻射臂傳輸線兩側(cè),并與所述輔助輻射臂傳輸線連接,其中,所述主輻射臂傳輸線與所述輔助輻射臂傳輸線相對(duì)于所述襯底對(duì)稱,所述主輻射臂和所述輔助輻射臂相對(duì)于所述主輻射臂傳輸線和所述輔助輻射臂傳輸線鏡像對(duì)稱。該無(wú)人機(jī)承載上述的偶極子天線。采用本實(shí)用新型的偶極子天線,提高了天線自身輻射效率。
【專利說(shuō)明】
一種偶極子天線及無(wú)人機(jī)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及天線技術(shù)領(lǐng)域,尤其涉及一種偶極子天線及無(wú)人機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]無(wú)人機(jī)在許多領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用,例如,專業(yè)的無(wú)人機(jī)航拍公司層出不窮,而很多傳統(tǒng)影視公司也已經(jīng)采購(gòu)無(wú)人機(jī)并把航拍作為一項(xiàng)業(yè)務(wù)。毫無(wú)疑問(wèn),航拍無(wú)人機(jī)提供了一個(gè)以往難以實(shí)現(xiàn)的拍攝角度,同時(shí)還非常經(jīng)濟(jì)。
[0003]目前國(guó)內(nèi)市面上比較成熟的無(wú)人機(jī)均采用單極子WIFI天線作為無(wú)人機(jī)通信系統(tǒng)的天線,輻射性能一般而且阻抗匹配困難,能量損失較大。因?yàn)樘炀€通過(guò)射頻同軸電纜(特征阻抗為50歐姆)與功率放大器連接,單極子天線的長(zhǎng)度為中心輻射波的波長(zhǎng)的四分之一,天線輸入阻抗約為36.2歐姆,與功率放大器的輸出阻抗50歐姆之間失配較大,導(dǎo)致出現(xiàn)輻射能量反射較大,路徑損耗嚴(yán)重,輻射距離不理想及輻射效率低等缺點(diǎn)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]技術(shù)問(wèn)題
[0005]有鑒于此,本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是,提出一種用于無(wú)人機(jī)的、可提高輻射效率的偶極子天線。
[0006]解決方案
[0007]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題,本實(shí)用新型提供一種偶極子天線,所述偶極子天線包括:襯底;主輻射臂,鋪設(shè)于所述襯底的一面;主輻射臂傳輸線,鋪設(shè)于所述襯底的所述一面,與所述主輻射臂垂直連接;輔助輻射臂,鋪設(shè)于所述襯底的另一面;輔助輻射臂傳輸線,鋪設(shè)于所述襯底的所述另一面,與所述輔助輻射臂垂直連接;巴倫,鋪設(shè)于所述襯底的所述另一面,位于所述輔助輻射臂傳輸線兩側(cè),并與所述輔助輻射臂傳輸線連接,其中,所述主輻射臂傳輸線與所述輔助輻射臂傳輸線相對(duì)于所述襯底對(duì)稱,所述主輻射臂和所述輔助輻射臂相對(duì)于所述主輻射臂傳輸線和所述輔助輻射臂傳輸線鏡像對(duì)稱。
[0008]在一個(gè)示例中,所述主輻射臂的長(zhǎng)度由中心輻射波的波長(zhǎng)的四分之一來(lái)確定,所述中心輻射波的頻率對(duì)應(yīng)于所述偶極子天線的輻射波的中心頻率。
[0009]在一個(gè)示例中,所述巴倫的形狀為直角三角形。
[0010]在一個(gè)示例中,所述偶極子天線還包括:參考地,鋪設(shè)于所述襯底的所述另一面,位于所述輔助輻射臂傳輸線兩側(cè),與所述輔助輻射臂傳輸線連接,并與所述巴倫連接。
[0011 ]在一個(gè)示例中,所述輻射波的中心頻率為2.45GHz ;所述中心輻射波的波長(zhǎng)λ為122mm;所述主福射臂的長(zhǎng)度L為23mm。
[0012]在一個(gè)示例中,直角三角形的巴倫的兩個(gè)直角邊的邊長(zhǎng)分別為1mm和3mm。
[0013]在一個(gè)示例中,所述襯底由介電常數(shù)ξ為4.4的聚四氟乙烯構(gòu)成,所述襯底的長(zhǎng)為60mm,寬為40mm,厚度為I.6mm。
[0014]在一個(gè)示例中,所述主輻射臂傳輸線和所述輔助輻射臂傳輸線的線寬為3mm。
[0015]在一個(gè)示例中,所述參考地的形狀為矩形,所述矩形的長(zhǎng)為28.5mm,寬為12mm。
[0016]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題,本實(shí)用新型提供一種無(wú)人機(jī),所述無(wú)人機(jī)承載有上述的偶極子天線。
[0017]有益效果
[0018]本實(shí)用新型實(shí)施例的偶極子天線,采用主輻射臂與輔助輻射臂作為諧振體,提高了天線自身輻射效率,增強(qiáng)了系統(tǒng)輻射距離;同時(shí)采用巴倫,有效地將射頻電纜傳輸?shù)姆瞧胶饽k姶挪ㄞD(zhuǎn)化為平衡電磁波,以利于傳輸線能量傳輸和偶極子天線輻射。
[0019]根據(jù)下面參考附圖對(duì)示例性實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明,本實(shí)用新型的其它特征及方面將變得清楚。
【附圖說(shuō)明】
[0020]包含在說(shuō)明書(shū)中并且構(gòu)成說(shuō)明書(shū)的一部分的附圖與說(shuō)明書(shū)一起示出了本實(shí)用新型的示例性實(shí)施例、特征和方面,并且用于解釋本實(shí)用新型的原理。
[0021 ]圖1示出根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的偶極子天線的結(jié)構(gòu)圖;
[0022]圖2示出根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的偶極子天線的諧振帶寬圖;
[0023]圖3示出根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的偶極子天線的史密斯圓圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]以下將參考附圖詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型的各種示例性實(shí)施例、特征和方面。附圖中相同的附圖標(biāo)記表示功能相同或相似的元件。盡管在附圖中示出了實(shí)施例的各種方面,但是除非特別指出,不必按比例繪制附圖。
[0025]在這里專用的詞“示例性”意為“用作例子、實(shí)施例或說(shuō)明性”。這里作為“示例性”所說(shuō)明的任何實(shí)施例不必解釋為優(yōu)于或好于其它實(shí)施例。
[0026]另外,為了更好的說(shuō)明本實(shí)用新型,在下文的【具體實(shí)施方式】中給出了眾多的具體細(xì)節(jié)。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解,沒(méi)有某些具體細(xì)節(jié),本實(shí)用新型同樣可以實(shí)施。在一些實(shí)例中,對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的方法、手段、元件和電路未作詳細(xì)描述,以便于凸顯本實(shí)用新型的主旨。
[0027]實(shí)施例1
[0028]圖1示出了根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的偶極子天線10的結(jié)構(gòu)圖。如圖1所示,偶極子天線10包括:襯底11;主輻射臂12,鋪設(shè)于襯底11的頂面(所述一面);主輻射臂傳輸線13,鋪設(shè)于襯底11的頂面,與主輻射臂12垂直連接;輔助輻射臂14,鋪設(shè)于襯底11的底面(所述另一面);輔助輻射臂傳輸線15,鋪設(shè)于襯底11的底面,與輔助輻射臂14垂直連接;巴倫16,鋪設(shè)于所述襯底的底面,位于輔助輻射臂傳輸線15兩側(cè),并與所述輔助輻射臂傳輸線15連接,其中,主輻射臂傳輸線13與輔助輻射臂傳輸線15相對(duì)于襯底11對(duì)稱,主輻射臂12和輔助輻射臂14相對(duì)于主輻射臂傳輸線13和輔助輻射臂傳輸線15鏡像對(duì)稱(例如,形狀和尺寸完全相同)。
[0029]在一個(gè)示例中,如圖1所示,偶極子天線10的襯底11可由介電常數(shù)ξ為4.4的聚四氟乙稀構(gòu)成,襯底11的長(zhǎng)可為60mm,寬可為40mm,厚度可為1.6mm??稍谝r底11的頂面鋪設(shè)銅箔線作為主輻射臂12,可在襯底11的底面鋪設(shè)銅箔線作為輔助輻射臂14。其中,主輻射臂12的長(zhǎng)度可由中心輻射波的波長(zhǎng)的四分之一來(lái)確定,所述中心輻射波的頻率對(duì)應(yīng)于偶極子天線的輻射波的中心頻率,以WIFI b輻射波作為偶極子天線的輻射波為例,其輻射波的頻率范圍為2.4-2.4835GHz,中心頻率為2.45GHz,中心輻射波的波長(zhǎng)λ為122mm,波長(zhǎng)的四分之一約為30mm。主輻射臂12的長(zhǎng)度可基于該波長(zhǎng)的1/4結(jié)合其他因素來(lái)確定。例如,由于主輻射臂12與輔助輻射臂14是在自由空間和襯底介質(zhì)之間進(jìn)行輻射,可通過(guò)三維電磁場(chǎng)仿真優(yōu)化,確定主福射臂12的長(zhǎng)度L可取為23_。
[0030]巴倫16(即平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器)可鋪設(shè)于襯底11的底面,位于輔助輻射臂傳輸線15兩側(cè),并與所述輔助輻射臂傳輸線15接觸連接。巴倫16可有效地將射頻電纜傳輸?shù)姆瞧胶饽k姶挪ㄞD(zhuǎn)化為平衡電磁波,有利于主輻射臂傳輸線13和輔助輻射臂傳輸線15的能量傳輸和偶極子天線輻射;巴倫16的另一個(gè)重要作用是將諧振在二分之一波長(zhǎng)的偶極子天線的輸出阻抗有效匹配到50歐姆附近,和功率放大器完美匹配,減少能量傳輸路徑損耗。優(yōu)選地,巴倫16的形狀可為直角三角形,可通過(guò)優(yōu)化阻抗匹配確定直角三角形的兩個(gè)直角邊的邊長(zhǎng)分別為1mm和3mm。為了配合巴倫16達(dá)到傳輸特征阻抗約50歐姆,主輻射臂傳輸線13和輔助輻射臂傳輸線15的線寬可優(yōu)選為3mm。
[0031]偶極子天線10還可以包括參考地17,參考地17可鋪設(shè)于襯底11的底面,位于輔助輻射臂傳輸線15兩側(cè),與輔助輻射臂傳輸線15接觸連接,并與巴倫16接觸連接。優(yōu)選地,參考地17的形狀可為矩形,優(yōu)選地,所述矩形的長(zhǎng)為28.5mm,寬為12mm。
[0032]主福射臂傳輸線13與輔助福射臂傳輸線15相對(duì)于襯底11對(duì)稱(優(yōu)選為嚴(yán)格對(duì)稱),保證了傳輸線中的能量封閉于傳輸線內(nèi)不向外輻射,減小能量泄露,最大限度保證能量通過(guò)主輻射臂12、輔助輻射臂14進(jìn)行輻射。
[0033]圖2示出了根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的偶極子天線的諧振帶寬圖。如圖2所示,偶極子天線的-1OdB有效帶寬比率為(2590-2340)/2450*100% = 10.2%,駐波很好,天線帶寬滿足通信要求。
[0034]圖3示出了根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的偶極子天線的史密斯圓圖。如圖3所示,在中心頻率2.45Ghz處該偶極子天線歸一化阻抗接近50歐姆,位于_2dB等駐波圓內(nèi),阻抗匹配良好,滿足通信要求。
[0035]本實(shí)用新型實(shí)施例的偶極子天線為全向天線,可進(jìn)行全向輻射,滿足無(wú)人機(jī)通信要求。
[0036]本實(shí)用新型實(shí)施例的偶極子天線,采用主輻射臂與輔助輻射臂作為諧振體,提高了天線自身輻射效率,增強(qiáng)了系統(tǒng)輻射距離;同時(shí)采用巴倫,有效地將射頻電纜傳輸?shù)姆瞧胶饽k姶挪ㄞD(zhuǎn)化為平衡電磁波,以利于傳輸線能量傳輸和偶極子天線輻射。
[0037]進(jìn)一步地,本實(shí)用新型實(shí)施例的偶極子天線,通過(guò)巴倫達(dá)到良好傳輸匹配,減小了傳輸路徑損耗及系統(tǒng)功耗。
[0038]實(shí)施例2
[0039]本實(shí)用新型實(shí)施例的一種無(wú)人機(jī),可承載實(shí)施例1中的偶極子天線,用于無(wú)人機(jī)通信,無(wú)人機(jī)采用實(shí)施例1中的偶極子天線,有利于減少系統(tǒng)功耗,增長(zhǎng)無(wú)人機(jī)的電池的使用壽命O
[0040]以上所述,僅為本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】,但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此,任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi),可輕易想到變化或替換,都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此,本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種偶極子天線,其特征在于,所述偶極子天線包括: 襯底; 主輻射臂,鋪設(shè)于所述襯底的一面; 主輻射臂傳輸線,鋪設(shè)于所述襯底的所述一面,與所述主輻射臂垂直連接; 輔助輻射臂,鋪設(shè)于所述襯底的另一面; 輔助輻射臂傳輸線,鋪設(shè)于所述襯底的所述另一面,與所述輔助輻射臂垂直連接; 巴倫,鋪設(shè)于所述襯底的所述另一面,位于所述輔助輻射臂傳輸線兩側(cè),并與所述輔助輻射臂傳輸線連接, 其中,所述主輻射臂傳輸線與所述輔助輻射臂傳輸線相對(duì)于所述襯底對(duì)稱,所述主輻射臂和所述輔助輻射臂相對(duì)于所述主輻射臂傳輸線和所述輔助輻射臂傳輸線鏡像對(duì)稱。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的偶極子天線,其特征在于,所述主輻射臂的長(zhǎng)度由中心輻射波的波長(zhǎng)的四分之一來(lái)確定,所述中心輻射波的頻率對(duì)應(yīng)于所述偶極子天線的輻射波的中心頻率。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的偶極子天線,其特征在于,所述巴倫的形狀為直角三角形。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的偶極子天線,其特征在于,所述偶極子天線還包括: 參考地,鋪設(shè)于所述襯底的所述另一面,位于所述輔助輻射臂傳輸線兩側(cè),與所述輔助輻射臂傳輸線連接,并與所述巴倫連接。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的偶極子天線,其特征在于, 所述輻射波的中心頻率為2.45GHz; 所述中心輻射波的波長(zhǎng)λ為122mm ; 所述主福射臂的長(zhǎng)度L為23mm。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的偶極子天線,其特征在于,所述直角三角形的兩個(gè)直角邊的邊長(zhǎng)分別為I Omm和3mm。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的偶極子天線,其特征在于,所述襯底由介電常數(shù)ξ為4.4的聚四氟乙稀構(gòu)成,所述襯底的長(zhǎng)為60mm,寬為40mm,厚度為1.6mm。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的偶極子天線,其特征在于,所述主輻射臂傳輸線和所述輔助輻射臂傳輸線的線寬為3mm。9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的偶極子天線,其特征在于,所述參考地的形狀為矩形,所述矩形的長(zhǎng)為28.5_,寬為12_。10.—種無(wú)人機(jī),其特征在于,所述無(wú)人機(jī)承載有根據(jù)權(quán)利要求1至9中任意一項(xiàng)所述的偶極子天線。
【文檔編號(hào)】H01Q1/38GK205583132SQ201620281774
【公開(kāi)日】2016年9月14日
【申請(qǐng)日】2016年4月6日
【發(fā)明人】李彪
【申請(qǐng)人】北京博瑞愛(ài)飛科技發(fā)展有限公司