Illustration: Tsinghua University; UAV: Shutterstock
據悉，一組中國研究人員開發了一種小型的、類似軍刀型的無人機天線，這種天線可以在兩種輻射模式之間切換，從而實現更好的通信覆蓋。他們在2月26日發表在IEEE Transactions on Antennas and Propagation上的一項研究中描述了他們的工作成果。
對於高速巡航的無人機，需要有小型的空氣動力天線來限制阻力，但仍能產生足夠的帶寬和覆蓋範圍。清華大學研究員Zhijun Zhang指出，從氣動角度來說，劍形天線是有益的，但這種設計有一個主要的侷限性。
“傳統的類似軍刀的天線會產生一個環形的輻射方向圖，提供全方位的覆蓋，是空對地通信的理想選擇。然而，這個甜甜圈形狀的圖案，它的頂點是空的，”張解釋道。
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A 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與地面通信系統交換信號，但在試圖與衛星建立通信時，無人機正上方覆蓋的“盲點”是有問題的（也稱為“半球覆蓋”）。因此，Zhang和他的團隊創造了一種新型的類似軍刀的天線設計，可以直接在天線上方提供信號。
為了達到這個目的，研究人員在設計中加入了兩個金屬散熱器。第一種是單極子，它垂直於地面，具有全向模式。第二個是偶極子，它與地面平行，具有寬邊方向圖——產生的信號填補了傳統天線的盲點。“這兩個散熱器不僅產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，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範圍。
仿真和測試表明，該設計可以達到大約20%的帶寬，這甚至讓設計背後的研究人員感到驚訝。Zhang說，這種效率的產生是因為兩種模式都使用兩種散熱器。
“據我們所知，這是第一次努力實現如此緊湊的飛機天線上半球覆蓋率和可接受的機載衛星通信增益。接下來，我們打算設計一種更簡單的只有一種模式的飛機天線，”Zhang說，並指出這可能需要犧牲一些帶寬。
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