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2023-06-23
所有通信设备均离不开一个看似简单的小零件:天线。通信天线是无线电设备的电磁波发射器,天线也是对通信距离影响最大的设备。通过调整天线的形式,就能够获得成倍的距离提升。同时天线也是机上电磁干扰的来源,调整天线的安装位置也可以解决大部分电磁干扰问题。
鞭状天线是无人机上最常用的天线形式,因为鞭状天线的辐射强度是轴线方向最弱,其他位置承环形分布,所以使用竖直向上或向下的鞭状天线可以在飞机任何飞行姿态,任何朝向和距离情况下获得比较稳定的信号。一般机载鞭状天线从3~9dB不等,随着通信频率的提高而缩短,它的最大缺陷就是要提高通信距离就需要成倍加长,飞行器不能够携带太长的天线,会带来很大的阻力,并且容易损伤。所以一般在地面增加天线增益来提高通信距离。
鞭状天线和板状天线
为了提高通信距离,地面站往往配备板状天线。它的辐射分布是平板所朝向的方向最强,其他方向逐渐减弱。一般民用产品增益可达24dB,在相等发射功率的情况下,理论上能够延长为通信距离四倍。我们可以把板状天线理解为发射功率聚拢的鞭状天线,所以它带有很强的指向性。当天线平板中心对准飞行器时,可获得最好的通信效果,对不准则失去信号。所以常见一种与它配套的专用设备,叫作天线跟踪器,能够根据无人机链路反馈的信息,自动驱动板状天线对准无人机。
全球定位系统也需要使用天线来接收卫星信号,但是每一颗卫星的信号发射功率只有几十瓦,这相当于越过几万千米,观察一个灯泡的亮灭。所以需要使用专用天线,这就是陶瓷平板天线。其内部采用单个或阵列式陶瓷天线,增强信号接收能力,并集成信号放大器用于过滤杂波放大卫星信号。微型无人机所使用的一体化GPS,集成的就是这种天线。
陶瓷天线
抛物面天线是天线中的贵族,它是接收信号最稳定也是最娇气的一个。它拥有一个大型抛物面盘,将无线电信号集中投射到中心架起的信号接收器上。这种天线体积庞大,价格昂贵,只用于中型和大型无人机,需要高精度伺服系统来辅助对准,在当前的民用无人机中很少使用。
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2023-06-27
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