一种应用于民用无人驾驶航空器的三频段通信天线

本发明涉及天线，具体涉及一种应用于民用无人驾驶航空器的三频段通信天线。

背景技术：

1、通信系统的技术进步使得无人驾驶飞行器uav)的设计可以用于多种应用。无人机已经广泛应用于各种领域，例如无人机可以用于勘察和监测环境，比如农业和林业，可以帮助识别作物状况，测量土地覆盖，以及预测病虫害发生等；在建筑和基础设施方面，无人机可以用于监测建筑物的结构和状态，检查电力线路和水管等基础设施；在军事和安全领域，它们可以进行监视和侦察，提供关键信息，协助作战计划。天线作为无线通信系统的重要组成部分，其性能会直接影响到整个无人机的应用。

2、根据我国最新的《民用无人驾驶航空器无线电管理暂行办法》，规定了民用无人驾驶航空器通信系统无线电台，应当使用下列全部或部分频率：1430-1444mhz、2400-2476mhz、5725-5829mhz。现代无人驾驶航空器通常需要在不同的频段内进行通信，以支持实时视频传输、控制信号和数据传输。大部分常见的无人机天线都是工作在单个频段的单极子天线来与地面控制设备进行通信,一旦所采用的单频信号受到干扰,就可能影响到无人机的飞行安全。而同时使用多个单频天线可能导致无人机所需承重更多,占用更大的空间,导致更多的成本,且多个天线集中安装在同一工作平台上可能会引起天线之间互扰,影响正常通信,威胁到无人机的安全。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种应用于民用无人驾驶航空器的三频段通信天线，此天线同时具备了三个通信频段的有效功用，三个频段分别都覆盖了无人机的三个通信频段，提高了通信的稳定性和可靠性；同时，天线结构简单易于加工，也有一定的小型化，方便无人机安装和使用，在满足了通信的要求的同时也不会影响到无人机的飞行表现。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种应用于民用无人驾驶航空器的三频段通信天线，包括从上往下依次设置的上表面金属贴片层、中间介质层和下表面金属接地层；

4、所述上表面金属贴片层包括辐射贴片主体、贴片开缝结构、第一辐射枝节、第二辐射枝节和十字带状线馈线；

5、所述中间介质层厚度为1.6mm，所述下表面金属接地层包括接地部分贴片、第一矩形寄生枝节和第二矩形寄生枝节，馈电方式为通过sma接头接地端连接下表面金属接地层，信号端连接上表面金属层，激励产生向外辐射的电场。

6、作为本发明进一步的方案：所述表面金属贴片层的基础是一个矩形贴片，在其上进行开槽操作，开槽结构为“凵”形，同时在两侧加载倒“l”形枝节，分别为天线增加工作频段，由此实现三个目标频段的阻抗匹配。

7、作为本发明进一步的方案：所述上表面金属贴片层上的第一辐射枝节和第二辐射枝节结构和尺寸完全相同，关于中心对称，两者均为完全一致的倒“l”形枝节；

8、所述第一辐射枝节、第二辐射枝节连接在辐射贴片主体的两端；

9、所述贴片开缝结构为“凵”形。

10、作为本发明进一步的方案：所述第一矩形寄生枝节和第二矩形寄生枝节均为完全一致的矩形，其宽度为3mm，长度为20mm，同样关于下表面金属接地层中心线对称。

11、作为本发明进一步的方案：所述中间介质层尺寸为30mm×50mm×1.6mm，且可在该尺寸的基础上上下浮动0.2mm，材料采用介电常数为4.4的fr4材料，损耗正切值为0.02。

12、作为本发明进一步的方案：金属层厚度为0.035mm，金属层采用的金属材料为金、银、铜的导电材料。

13、本发明的有益效果：

14、1、本发明能产生三个频段，分别是1.40ghz到1.49ghz，2.39ghz到2.51ghz,5.50ghz到5.89ghz,全面覆盖了国家要求的民用无人驾驶航空器的三个通信频段，并且具有一定的多余带宽。保证了在实际使用通信时候的信息传输的灵活性和适应性，增强了信息传输的稳定性和可行性。

15、2、本发明天线在三个频段内均有低于-10db的反射系数，在低频段的反射系数最低为-14.27db，在中频段的反射系数最低为-12.63db，在高频段的反射系数最低为-33.64db，保证了天线的绝大部分信号都能够辐射和传输出去，同时也说明了天线匹配良好，保证在实际使用时通信的高效和稳定性。

16、3、本发明天线结构易于加工实现，具有较好的全向性能，同时辐射能力强，可以用于无人机等航空器的通信，以接收指令、传输数据或报告状态

17、4、本发明天线在低频段的最大增益为1.95db，在中频段的最大增益为2.79db，在高频的的最大增益为3.42db，并且具有较好的全向性的辐射方向，确保了无人机的通信方位。

18、5、本发明天线实现了三个目标频段的工作，具有一定的小型化，在满足了通信的要求的同时也不会影响到无人机的飞行表现。

技术特征：

1.一种应用于民用无人驾驶航空器的三频段通信天线，其特征在于，包括从上往下依次设置的上表面金属贴片层(100)、中间介质层(200)和下表面金属接地层(300)；

2.根据权利要求1所述的一种应用于民用无人驾驶航空器的三频段通信天线,其特征在于，所述表面金属贴片层(100)的基础是一个矩形贴片，在其上进行开槽操作，开槽结构为“凵”形，同时在两侧加载倒“l”形枝节，分别为天线增加工作频段。

3.根据权利要求1所述的一种应用于民用无人驾驶航空器的三频段通信天线,其特征在于，所述上表面金属贴片层(100)上的第一辐射枝节(103)和第二辐射枝节(104)结构和尺寸完全相同，关于中心对称，两者均为完全一致的倒“l”形枝节；

4.根据权利要求1所述的一种应用于民用无人驾驶航空器的三频段通信天线,其特征在于，所述第一矩形寄生枝节(302)和第二矩形寄生枝节(303)均为完全一致的矩形，其宽度为3mm，长度为20mm，同样关于下表面金属接地层(300)中心线对称。

5.根据权利要求1所述的一种应用于民用无人驾驶航空器的三频段通信天线,其特征在于，所述中间介质层(200)尺寸为30mm×50mm×1.6mm，且可在该尺寸的基础上上下浮动0.2mm，材料采用介电常数为4.4的fr4材料，损耗正切值为0.02。

6.根据权利要求1所述的一种应用于民用无人驾驶航空器的三频段通信天线,其特征在于，金属层厚度为0.035mm，金属层采用的金属材料为金、银、铜的导电材料。

技术总结本发明公开了一种应用于民用无人驾驶航空器的三频段通信天线，涉及天线技术领域，包括从上往下依次设置的上表面金属贴片层、中间介质层和下表面金属接地层；所述上表面金属贴片层包括辐射贴片主体、贴片开缝结构、第一辐射枝节、第二辐射枝节和十字带状线馈线；所述中间介质层厚度为1.6mm，所述下表面金属接地层包括接地部分贴片、第一矩形寄生枝节和第二矩形寄生枝节；此天线同时具备了三个通信频段的有效功用，三个频段分别都覆盖了无人机的三个通信频段，提高了通信的稳定性和可靠性；同时，天线结构简单易于加工，也有一定的小型化，方便无人机安装和使用，在满足了通信的要求的同时也不会影响到无人机的飞行表现。技术研发人员：甘露,黄河,朱庆晖,俞硕,王宸,刘小明受保护的技术使用者：安徽师范大学技术研发日：技术公布日：2024/11/4