對(duì)于高速巡航的無(wú)人機(jī)來(lái)說(shuō)，最好有小型的空氣動(dòng)力天線來(lái)限制阻力，但仍能提供足夠的帶寬和覆蓋范圍。清華大學(xué)研究員張志軍指出，劍形天線在空氣動(dòng)力方面是有益的，但這種設(shè)計(jì)有一個(gè)主要的限制。
傳統(tǒng)的刀形天線會(huì)產(chǎn)生甜甜圈形狀的輻射模式，提供全方位的覆蓋，是空對(duì)地通信的理想選擇。然而，一個(gè)甜甜圈形狀的圖案在它的頂點(diǎn)是空的，”張解釋道。
雖然這種環(huán)形輻射圖足以幫助無(wú)人機(jī)與地面通信系統(tǒng)交換信號(hào)，但是在嘗試與衛(wèi)星建立通信時(shí)（也稱(chēng)為“半球覆蓋”），無(wú)人機(jī)正上方的“盲區(qū)”是有問(wèn)題的。因此，Zhang和他的團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造了一種新穎的類(lèi)似軍刀的天線設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)也可以在天線正上方提供信號(hào)。
為此，研究人員在設(shè)計(jì)中加入了兩個(gè)金屬散熱器。第一個(gè)是單極子，它以全向模式垂直于地面。第二個(gè)是偶極子，它以寬邊方向與地面平行-產(chǎn)生了一個(gè)信號(hào)，該信號(hào)填充了傳統(tǒng)天線的盲點(diǎn)。張說(shuō)：“這兩個(gè)輻射器不僅產(chǎn)生兩種工作模式和所需的輻射圖，而且還提供了額外的電容器負(fù)載效應(yīng)，從而縮小了天線尺寸。”“天線可以即時(shí)在兩種模式之間切換，從而提供了最高的半球覆蓋范圍。”
仿真和測(cè)試表明，該設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)大約20％的帶寬，這甚至使設(shè)計(jì)背后的研究人員都感到驚訝。張說(shuō)，之所以發(fā)生這種效率，是因?yàn)閮煞N模式都使用了兩個(gè)散熱器。
“據(jù)我們所知，這是實(shí)現(xiàn)具有上半球覆蓋范圍和機(jī)載衛(wèi)星通信可接受的增益的緊湊型飛機(jī)天線的第一步。接下來(lái)，我們打算設(shè)計(jì)一種只有一種模式的更簡(jiǎn)單的飛機(jī)天線，”張說(shuō)，并指出這可能會(huì)犧牲一些帶寬。
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