一种基于SPP传输线的分布式柔性阵列天线、多旋翼无人机制造技术

本公开提供了一种基于SPP传输线的分布式柔性阵列天线，包括：N个柔性天线子阵，用于发射和接收电磁信号；PIN二极管开关阵列，用于控制N个柔性天线子阵的开启或关闭；其中，PIN二极管开关阵列包括N个PIN二极管开关，N个PIN二极管开关与N个柔性天线子阵通过SPP传输线一一对应连接；N≥2。本公开还提供了一种多旋翼无人机。

【技术实现步骤摘要】
一种基于SPP传输线的分布式柔性阵列天线、多旋翼无人机
本公开涉及雷达天线
，具体涉及一种基于SPP传输线的分布式柔性阵列天线、多旋翼无人机。
技术介绍
通信系统中更高的传输速率、更大的广域覆盖要求等对天线性能提出了更大的挑战，且由于无人平台的发展，对通信系统易安装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线的重要发展方向。传统的分布式、多波束天线常采用例如龙伯球透镜、排布多个分立天线等方式来实现通信系统要求，体积大、重量重、覆盖范围有限且常不能与现今的无人平台共形设计，这对通信系统架构的制约已逐渐显现。近年来，科研人员已投入了大量的研究工作，且提出了几种用于通信系统的大覆盖范围天线的设计方法。现有技术中产生大覆盖范围、易共形的天线设计具有以下缺陷：(1)基于龙伯球等多波束天线重量大、覆盖范围有限，尚无法实现覆盖范围的有效控制及广域全覆盖性能。(2)基于柔性材料设计的天线由于控制及传输线损耗等瓶颈，尚无法实现分布式广域覆盖设计，无法满足现今通信系统对天线覆盖范围等要求。(3)现有的技术方案无法与各类无人平台进行共形，限制了通信系统使用场景。
技术实现思路
为了解决现有技术中上述问题，本公开提供了一种基于SPP传输线的分布式柔性阵列天线、多旋翼无人机，该分布式柔性阵列天线利用SPP传输线的易加工、抗耦合等特点实现复杂传输性能，结合PIN二极管控制电路实现分布式柔性阵列天线，其利用SPP传输线及PIN二极管控制电路的灵活性，实现大范围覆盖、易共形及可扩展的分布式天线阵列，能够满足现有通信系统的大覆盖范围、易加工扩展且与无人平台共形等需求。本公开的第一个方面提供了一种基于SPP传输线的分布式柔性阵列天线，包括：N个柔性天线子阵，用于发射和接收电磁信号；PIN二极管开关阵列，用于控制N个柔性天线子阵的开启或关闭；其中，PIN二极管开关阵列包括N个PIN二极管开关，N个PIN二极管开关与N个柔性天线子阵通过SPP传输线一一对应连接；其中，N≥2。进一步地，N个柔性天线子阵相互平行且等间距分布或呈圆形等间距分布或呈正多边形等间距分布。进一步地，N个柔性天线子阵和SPP传输线均柔软且可以弯曲折叠。进一步地，分布式柔性阵列天线还包括：控制电路，用于控制PIN二极管开关阵列的使能状态。进一步地，PIN二极管开关阵列的使能状态包括开启状态和断开状态；其中，当控制电路输出信号为“1”时，控制电路控制每个PIN二极管开关开启；当控制电路输出信号为“0”时，控制电路控制每个PIN二极管开关断开。进一步地，控制电路还用于调控N个柔性天线子阵发射信号的覆盖角度、频率及不同波束宽度。进一步地，N个柔性天线子阵的发射信号角度覆盖范围为0°～360°，频率调控范围为1～6GHz。进一步地，N个柔性天线子阵为柔性材料构成的频率可重构天线或方向图可重构天线或极化可重构天线或多电磁参数可重构天线中的一种或多种。本公开的第二个方面提供了一种多旋翼无人机，包括：如上述第本公开第一个方面所述的基于SPP传输线的分布式柔性阵列天线。进一步地，N个柔性天线子阵分别设置于所述多旋翼无人机平台的各旋翼臂上。本公开与现有技术相比，具备以下有益效果：(1)SPP传输线实现柔性天线子阵的灵活连接。(2)柔性天线子阵灵活分布排列，实现大范围覆盖功能。(3)PIN二极管开关阵列实现所有柔性天线子阵的开启、关闭控制。(4)控制电路根据具体应用控制PIN二极管开关，从而实现天线的辐射或者关闭。附图说明为了更完整地理解本公开及其优势，现在将参考结合附图的以下描述，其中：图1示意性示出了根据本公开实施例的基于SPP传输线的分布式柔性阵列天线结构示意图；图2示意性示出了根据本公开实施例的基于SPP传输线的分布式柔性阵列天线应用于多旋翼无人机平台的示意图。具体实施方式以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本公开实施例的全面理解。然而，明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本公开。在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。附图中示出了一些方框图和/或流程图。应理解，方框图和/或流程图中的一些方框或其组合可以由计算机程序指令来实现。这些计算机程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器，从而这些指令在由该处理器执行时可以创建用于实现这些方框图和/或流程图中所说明的功能/操作的装置。本公开的技术可以硬件和/或软件(包括固件、微代码等)的形式来实现。另外，本公开的技术可以采取存储有指令的计算机可读存储介质上的计算机程序产品的形式，该计算机程序产品可供指令执行系统使用或者结合指令执行系统使用。图1示意性示出了根据本公开实施例的基于SPP传输线的分布式柔性阵列天线结构示意图。如图l所示，该基于SPP传输线的分布式柔性阵列天线包括：N个柔性天线子阵1，用于发射和接收电磁信号。PIN二极管开关阵列2，用于控制N个柔性天线子阵1的开启或关闭；其中，PIN二极管开关阵列2包括N个PIN二极管开关，N个PIN二极管开关与N个柔性天线子阵1通过SPP传输线3一一对应连接；其中，N≥2。其中，SPP是表面等离激元的(surfaceplasmon，SP)的一种，具体是指在金属和介质交界面上传播的表面等离极化激元(surfaceplasmonpolaritons，SPP)，基于该效应制备的传输线，具有宽频带、高束缚、低损耗、可共形的电磁波传输性能，SPP传输线具备非常好的导波特性，能够实现电磁波沿弯曲、螺旋等不规则表面的传输，实现电路的更加小型化。根据本公开的实施例，N个柔性天线子阵1及SPP传输线3可以根据应用平台的形状进行布置，从而达到电磁信号广域覆盖，控制电路根据使用需求。具体地，根据应用平台形状，N个柔性天线子阵1可以相互平行且等间距分布或呈圆形等间距分布或呈正多边形等间距分布，其还可以进行不规则分布来适用应用平台的形状。N个柔性天线子阵1和SPP传输线3均柔软且可以弯曲折叠，该弯曲折叠的形状根据实际应用平台决定，可将柔性天线子阵1共形排布于应用平台的各个方位，SPP传输线3可以设计在柔性介质中，能够实现柔性天线子阵馈电网络的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于SPP传输线的分布式柔性阵列天线，其特征在于，包括：/nN个柔性天线子阵，用于发射和接收电磁信号；/nPIN二极管开关阵列，用于控制所述N个柔性天线子阵的开启或关闭；/n其中，所述PIN二极管开关阵列包括N个PIN二极管开关，所述N个PIN二极管开关与所述N个柔性天线子阵通过SPP传输线一一对应连接；N≥2。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于SPP传输线的分布式柔性阵列天线，其特征在于，包括：
N个柔性天线子阵，用于发射和接收电磁信号；
PIN二极管开关阵列，用于控制所述N个柔性天线子阵的开启或关闭；
其中，所述PIN二极管开关阵列包括N个PIN二极管开关，所述N个PIN二极管开关与所述N个柔性天线子阵通过SPP传输线一一对应连接；N≥2。


2.根据权利要求1所述的基于SPP传输线的分布式柔性阵列天线，其特征在于，所述N个柔性天线子阵相互平行且等间距分布或呈圆形等间距分布或呈正多边形等间距分布。


3.根据权利要求1所述的基于SPP传输线的分布式柔性阵列天线，其特征在于，所述N个柔性天线子阵和所述SPP传输线均柔软且可以弯曲折叠。


4.根据权利要求1所述的基于SPP传输线的分布式柔性阵列天线，其特征在于，所述分布式柔性阵列天线还包括：
控制电路，用于控制所述PIN二极管开关阵列的使能状态。


5.根据权利要求4所述的基于SPP传输线的分布式柔性阵列天线，其特征在于，所述PIN二极管开关阵列的使能状态包括开启状态和断开状态；其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：王雪梅，丁满来，丁赤飚，唐跞，周良将，曲佳萌，
申请(专利权)人：中国科学院空天信息创新研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11