多旋翼无人机通信和避障雷达天线设计

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随着无人机技术的发展,多旋翼无人机在社会生活中有了越来越多的应用。复杂的工作环境对多旋翼无人机平台搭载的天线形式和性能提出了越来越高的要求。多旋翼无人机平台工作时受风的影响较大,并且搭载空间有限,因此通信天线需要多频工作、结构紧凑、低剖面,避障雷达天线需要轻重量、易集成及高增益。多旋翼无人机平台的通信天线和避障雷达天线一同保证了多旋翼无人机工作时的安全,进一步拓展了多旋翼无人机平台的应用范围。因此,开展多旋翼无人机通信和避障雷达天线的研究具有重要的意义。本文的主要研究内容如下:1、对不同形式的通信天线和避障雷达天线搭载在多旋翼无人机上可能存在的问题进行了分析,探讨了不同的多旋翼无人机天线设计思路,为本文的低剖面全向通信天线和毫米波避障雷达天线设计奠定了理论基础。2、针对多旋翼无人机平台的多频通信需求,本文以巴伦耦合馈电的微带准八木天线作为基本辐射单元,通过减小有源振子和反射地板的距离并在振子臂上加载缝隙来实现天线的多频谐振,通过将六个多频准八木天线单元组成水平面上的圆环形阵列实现全向辐射,在三个工作频段内天线的水平面方向图增益波动小于2d B。仿真结果表明该天线的三个工作频段覆盖了我国工信部规定的无人机通信频段和Wi MAX通信频段。3、针对毫米波雷达天线使用微带串馈天线阵列造成传输线上的寄生辐射和能量泄露问题,本文采用基片集成波导缝隙阵列为圆形微带贴片馈电减小了馈线上的能量损失。在此基础上,通过使用上下两层介电常数不同的介质板来设计阵列,在驻波缝隙阵的基础上适当减小馈电缝隙间距在保证天线的辐射性能的同时使天线结构更加紧凑。仿真结果表明该天线可以工作在24GHz避障雷达频段。4、为提高多旋翼无人机平台避障雷达天线的性能,本文以基片集成波导缝隙馈电的微带天线阵列为基础,对其微带天线单元进行优化,通过加载匹配缝隙并优化微带连接线位置提高天线增益达到20.6d Bi。仿真结果表明天线可以工作在工信部提出的车载雷达工作频段。
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