[發明專利]一種基于SPP傳輸線的分布式柔性陣列天線、多旋翼無人機

有效

• 申請號: 202110248536.5
• 申請日: 2021-03-05
• 公開（公告）號: CN113013641B
• 公開（公告）日: 2021-12-03
• 發明（設計）人: 王雪梅;丁滿來;丁赤飚;唐躒;周良將;曲佳萌
• 申請（專利權）人: 中國科學院空天信息創新研究院
• 主分類號: H01Q21/00
• 分類號: H01Q21/00;H01Q23/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 周天宇

本公開提供了一種基于SPP傳輸線的分布式柔性陣列天線，包括：N個柔性天線子陣，用于發射和接收電磁信號；PIN二極管開關陣列，用于控制N個柔性天線子陣的開啟或關閉；其中，PIN二極管開關陣列包括N個PIN二極管開關，N個PIN二極管開關與N個柔性天線子陣通過SPP傳輸線一一對應連接；N≥2。本公開還提供了一種多旋翼無人機。

技術領域

本公開涉及雷達天線技術領域，具體涉及一種基于SPP傳輸線的分布式柔性陣列天線、多旋翼無人機。

背景技術

通信系統中更高的傳輸速率、更大的廣域覆蓋要求等對天線性能提出了更大的挑戰，且由于無人平臺的發展，對通信系統易安裝共形提出了更高的要求。分布式、多波束及良好的共形能力是目前通信天線的重要發展方向。傳統的分布式、多波束天線常采用例如龍伯球透鏡、排布多個分立天線等方式來實現通信系統要求，體積大、重量重、覆蓋范圍有限且常不能與現今的無人平臺共形設計，這對通信系統架構的制約已逐漸顯現。

近年來，科研人員已投入了大量的研究工作，且提出了幾種用于通信系統的大覆蓋范圍天線的設計方法。現有技術中產生大覆蓋范圍、易共形的天線設計具有以下缺陷：

(1)基于龍伯球等多波束天線重量大、覆蓋范圍有限，尚無法實現覆蓋范圍的有效控制及廣域全覆蓋性能。

(2)基于柔性材料設計的天線由于控制及傳輸線損耗等瓶頸，尚無法實現分布式廣域覆蓋設計，無法滿足現今通信系統對天線覆蓋范圍等要求。

(3)現有的技術方案無法與各類無人平臺進行共形，限制了通信系統使用場景。

發明內容

為了解決現有技術中上述問題，本公開提供了一種基于SPP傳輸線的分布式柔性陣列天線、多旋翼無人機，該分布式柔性陣列天線利用SPP傳輸線的易加工、抗耦合等特點實現復雜傳輸性能，結合PIN二極管控制電路實現分布式柔性陣列天線，其利用SPP傳輸線及PIN二極管控制電路的靈活性，實現大范圍覆蓋、易共形及可擴展的分布式天線陣列，能夠滿足現有通信系統的大覆蓋范圍、易加工擴展且與無人平臺共形等需求。

本公開的第一個方面提供了一種基于SPP傳輸線的分布式柔性陣列天線，包括：N個柔性天線子陣，用于發射和接收電磁信號；PIN二極管開關陣列，用于控制N個柔性天線子陣的開啟或關閉；其中，PIN二極管開關陣列包括N個PIN二極管開關，N個PIN二極管開關與N個柔性天線子陣通過SPP傳輸線一一對應連接；其中，N≥2。

進一步地，N個柔性天線子陣相互平行且等間距分布或呈圓形等間距分布或呈正多邊形等間距分布。

進一步地，N個柔性天線子陣和SPP傳輸線均柔軟且可以彎曲折疊。

進一步地，分布式柔性陣列天線還包括：控制電路，用于控制PIN二極管開關陣列的使能狀態。

進一步地，PIN二極管開關陣列的使能狀態包括開啟狀態和斷開狀態；其中，當控制電路輸出信號為“1”時，控制電路控制每個PIN二極管開關開啟；當控制電路輸出信號為“0”時，控制電路控制每個PIN二極管開關斷開。

進一步地，控制電路還用于調控N個柔性天線子陣發射信號的覆蓋角度、頻率及不同波束寬度。

進一步地，N個柔性天線子陣的發射信號角度覆蓋范圍為0°～360°，頻率調控范圍為1～6GHz。

進一步地，N個柔性天線子陣為柔性材料構成的頻率可重構天線或方向圖可重構天線或極化可重構天線或多電磁參數可重構天線中的一種或多種。

本公開的第二個方面提供了一種多旋翼無人機，包括：如上述第本公開第一個方面所述的基于SPP傳輸線的分布式柔性陣列天線。

進一步地，N個柔性天線子陣分別設置于所述多旋翼無人機平臺的各旋翼臂上。

本公開與現有技術相比，具備以下有益效果：