研究人员开发了一种小型的、类似军刀型的无人机天线

据悉，一组中国研究人员开发了一种小型的、类似军刀型的无人机天线，这种天线可以在两种辐射模式之间切换，从而实现更好的通信覆盖。他们在2月26日发表在IEEE Transactions on Antennas and Propagation上的一项研究中描述了他们的工作成果。

对于高速巡航的无人机，需要有小型的空气动力天线来限制阻力，但仍能产生足 够的带宽和覆盖范围。清华大学研究员Zhijun Zhang指出，从气动角度来说，剑形天线是有益的，但这种设计有一个主要的局限性。

“传统的类似军刀的天线会产生一个环形的辐射方向图，提供全方位的覆盖，是空对地通信的理想选择。然而，这个甜甜圈形状的图案，它的顶点是空的，”张解释道。

Illustration: Tsinghua University; UAV: ShutterstockA conventional donut-shaped radiation pattern.

虽然这种甜甜圈形状的辐射模式可能足以帮助无人机与地面通信系统交换信号，但在试图与卫星建立通信时，无人机正上方覆盖的“盲点”是有问题的（也称为“半球覆盖”）。因此，Zhang和他的团队创造了一种新型的类似军刀的天线设计，可以直接在天线上方提供信号。

为了达到这个目的，研究人员在设计中加入了两个金属散热器。第一种是单极子，它垂直于地面，具有全向模式。第二个是偶极子，它与地面平行，具有宽边方向图——产生的信号填补了传统天线的盲点。“这两个散热器不仅产生两种工作模式和所需的辐射模式，而且还提供额外的电容加载效应，从而缩小天线尺寸，”Zhang说。天线可以在两种模式之间切换，从而提供上半球的覆盖范围。

仿真和测试表明，该设计可以达到大约20%的带宽，这甚至让设计背后的研究人员感到惊讶。Zhang说，这种效率的产生是因为两种模式都使用两种散热器。

“据我们所知，这是第一次努力实现如此紧凑的飞机天线上半球覆盖率和可接受的机载卫星通信增益。接下来，我们打算设计一种更简单的只有一种模式的飞机天线，”Zhang说，并指出这可能需要牺牲一些带宽。