用于无人机蓝牙通信的分形缝隙单极子天线制造技术

本实用新型专利技术涉及一种用于无人机蓝牙通信的分形缝隙单极子天线，它包括基板、贴覆在基板背面的天线接地板以及贴覆在基板正面的单极子贴片；所述单极子贴片包括类谢尔宾斯基十字缝隙分形模块、微带巴伦线和微带馈线。本实用新型专利技术的目的在于提供一种用于无人机蓝牙通信的分形缝隙单极子天线，其抗干扰能力强、功耗小，能够精确定位。本实用新型专利技术的优点在于：本实用新型专利技术将天线微带化，实现了二维平面型微带辐射结构的设计，实现了天线的小型化和低剖面化，有效缩小天线尺寸，减轻天线重量。与常规天线比较，本实用新型专利技术天线尺寸较小，且二维平面型的天线结构可实现贴覆在无人机表面的要求，能够实现与无人机机体共形。能够实现与无人机机体共形。能够实现与无人机机体共形。

【技术实现步骤摘要】
用于无人机蓝牙通信的分形缝隙单极子天线


[0001]本技术涉及天线领域，具体为一种用于无人机蓝牙通信的分形缝隙单极子天线。

技术介绍

[0002]随着电子技术产业的高速发展，对于集成多样功能的无人机等电子设备的需求在不断增加。无人机是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机，具有体积小、造价低、垂直或短距起降、结构简单、操作灵活等特点,并同时具有重要的军事和民用价值。天线是无人机的重要组成部件，是无人机和控制员之间的通信工具，无人机的飞行控制、无线数据传输、功能指令传输都要依靠天线来完成，天线性能直接关系到用户体验和安全性等方面因素。
[0003]时至今日，用于无人机通信的主要频段有蓝牙系统频段、超宽带系统频段、GPS系统频段，北斗系统频段等。传统的无人机使用平面结构的卫星定位天线，在结构上相对简单且易实现，但对于无人机趋于小型化、结构合理化、体积小、重量轻的趋势，其难以满足某些特定的设计需求，往往会增加无人机的结构设计难度和复杂度。蓝牙通信系统的频段为2400～2483.5MHz，具有价格低，耗能少，设备结构简单的优点。

技术实现思路

[0004]本技术的目的在于提供一种用于无人机蓝牙通信的分形缝隙单极子天线，其抗干扰能力强、功耗小，能够精确定位，尺寸小，辐射强度高，极小的回波损耗，性能冗余充足。
[0005]本技术的目的通过如下技术方案实现：一种用于无人机蓝牙通信的分形缝隙单极子天线，它包括基板、贴覆在基板背面的天线接地板以及贴覆在基板正面的单极子贴片；所述单极子贴片包括类谢尔宾斯基十字缝隙分形模块、微带巴伦线和微带馈线；所述类谢尔宾斯基十字缝隙分形模块包括二阶谢尔宾斯基地毯分形结构、嵌入式十字缝隙外周模块以及嵌入式十字缝隙中心模块；所述二阶谢尔宾斯基地毯分形结构的中心设有矩形槽A，矩形槽A的周侧分布有8个矩形槽B；所述嵌入式十字缝隙中心模块填充在矩形槽A内，所述嵌入式十字缝隙外周模块填充在矩形槽B内；所述嵌入式十字缝隙外周模块和嵌入式十字缝隙中心模块均包含有若干十字形缝隙单元，所述十字形缝隙单元内设有十字形槽。
[0006]较之现有技术而言，本技术的优点在于：
[0007]本技术将天线微带化，实现了二维平面型微带辐射结构的设计，实现了天线的小型化和低剖面化，有效缩小天线尺寸，减轻天线重量。与常规天线比较，本技术天线尺寸较小，且二维平面型的天线结构可实现贴覆在无人机表面的要求，能够实现与无人机机体共形。
[0008]本技术在蓝牙通信频段内使用类谢尔宾斯基分形缝隙单极子作为辐射结构。分形结构的自相似性使得分形缝隙天线的内部具有分布较为均匀的射频电流，嵌入式十字
缝隙外周模块和嵌入式十字缝隙中心模块在二阶谢尔宾斯基分形阵列中填充式排列使得这种分形自相似结构逐渐覆盖贴片绝大部分区域，会使天线原有表面电流分布发生变化，可以进一步优化天线辐射性能；微带巴伦线三级渐变的逐级阻抗匹配结构进一步有效提高了单极子天线的工作带宽；天线接地板采用缺陷地结构，通过削减接地板的结构改善天线的辐射特性，增加电流的有效路径以减小天线的体积。
[0009]天线实测结果显示，本技术天线的工作频带范围为2.343～2.635GHz，工作带宽为0.292GHz，在整个工作频带内天线回波损耗都低于
‑
10dB，回波损耗最小值为
‑
41.17dB。所述天线可以完全覆盖要求的蓝牙通信频段，除此之外，极小的回波损耗能够让天线在该工作频段稳定工作且有充足的性能冗余。
[0010]实际测试的结果表明，本技术天线能够覆盖既定的蓝牙通信频段，具有全向辐射能力，且尺寸较小，辐射强度较高，是性能优异的导航定位天线，能够应用于无人机飞行定位领域。
附图说明
[0011]图1是本技术基板正面的单极子贴片的结构示意图。
[0012]图2是图1中十字形缝隙单元的拼接过程。
[0013]图3是传统谢尔宾斯基地毯分形结构示意图。
[0014]图4是本技术基板背面的天线接地板的结构示意图。
[0015]图5是本技术的回波损耗(S
11
)性能图。
[0016]标号说明：1
‑
1类谢尔宾斯基十字缝隙分形模块、1
‑
2微带巴伦线、1
‑
3微带馈线、1
‑
4天线馈电点、2
‑
1十字形缝隙单元、2
‑
2嵌入式十字缝隙外周模块、2
‑
3嵌入式十字缝隙中心模块、3
‑
1矩形槽B、3
‑
2矩形槽A、4
‑
1矩形槽C、4
‑
2矩形槽D。
具体实施方式
[0017]下面结合说明书附图和实施例对本
技术实现思路
进行详细说明：
[0018]如图1至图5所示为本技术提供的一种用于无人机蓝牙通信的分形缝隙单极子天线的实施例示意图。
[0019]一种用于无人机蓝牙通信的分形缝隙单极子天线，它包括基板、贴覆在基板背面的天线接地板以及贴覆在基板正面的单极子贴片；
[0020]所述单极子贴片包括类谢尔宾斯基十字缝隙分形模块1
‑
1、微带巴伦线1
‑
2和微带馈线1
‑
3；
[0021]所述类谢尔宾斯基十字缝隙分形模块1
‑
1包括二阶谢尔宾斯基地毯分形结构、嵌入式十字缝隙外周模块2
‑
2以及嵌入式十字缝隙中心模块2
‑
3；
[0022]所述二阶谢尔宾斯基地毯分形结构的中心设有矩形槽A3
‑
2，矩形槽A3
‑
2的周侧分布有8个矩形槽B3
‑
1；所述嵌入式十字缝隙中心模块2
‑
3填充在矩形槽A3
‑
2内，所述嵌入式十字缝隙外周模块2
‑
2填充在矩形槽B3
‑
1内；上述设置让分形缝隙覆盖天线辐射贴片的大部分区域，让射频电流不仅仅局限于分布在矩形缝隙槽附近，大大提高了天线辐射强度，所采用的分形结构的自相似性同时有效保证了天线的工作带宽并且很大程度上缩减了天线的尺寸。
[0023]所述嵌入式十字缝隙外周模块2
‑
2和嵌入式十字缝隙中心模块2
‑
3均包含有若干十字形缝隙单元2
‑
1，所述十字形缝隙单元2
‑
1内设有十字形槽。
[0024]所述十字形缝隙单元2
‑
1包括一个1mm
×
1mm的正方形，所述正方形平均分成5行5列的25个0.2mm
×
0.2mm的小正方形；所述正方形的第2行第3列、第3行第2
‑
4列以及第4行第3列去除形成十字形槽；
[0025]所述嵌入式十字缝隙本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于无人机蓝牙通信的分形缝隙单极子天线，其特征在于：它包括基板、贴覆在基板背面的天线接地板以及贴覆在基板正面的单极子贴片；所述单极子贴片包括类谢尔宾斯基十字缝隙分形模块(1
‑
1)、微带巴伦线(1
‑
2)和微带馈线(1
‑
3)；所述类谢尔宾斯基十字缝隙分形模块(1
‑
1)包括二阶谢尔宾斯基地毯分形结构、嵌入式十字缝隙外周模块(2
‑
2)以及嵌入式十字缝隙中心模块(2
‑
3)；所述二阶谢尔宾斯基地毯分形结构的中心设有矩形槽A(3
‑
2)，矩形槽A(3
‑
2)的周侧分布有8个矩形槽B(3
‑
1)；所述嵌入式十字缝隙中心模块(2
‑
3)填充在矩形槽A(3
‑
2)内，所述嵌入式十字缝隙外周模块(2
‑
2)填充在矩形槽B(3
‑
1)内；所述嵌入式十字缝隙外周模块(2
‑
2)和嵌入式十字缝隙中心模块(2
‑
3)均包含有若干十字形缝隙单元(2
‑
1)，所述十字形缝隙单元(2
‑
1)内设有十字形槽。2.根据权利要求1所述的用于无人机蓝牙通信的分形缝隙单极子天线，其特征在于：所述十字形缝隙单元(2
‑
1)包括一个1mm
×
1mm的正方形，所述正方形平均分成5行5列的25个0.2mm
×
0.2mm的小正方形；所述正方形的第2行第3列、第3行第2
‑
4列以及第4行第3列去除形成十字形槽；所述嵌入式十字缝隙外周模块(2
‑
2)由5个十字形缝隙单元(2
‑
1)进行十字拼接而成；所述嵌入式十字缝隙中心模块(2
‑
3)由9个十字形缝隙单元(2
‑
1)进行十字拼接而成。3.根据权利要求1所述的用于无人机蓝牙通信的分形缝隙单极子天线，其特征在于：所述微带巴伦线(1
‑
2)为三级渐变的逐级阻抗匹配结构，第一层长度为7mm
±
0....

【专利技术属性】
技术研发人员：何也，温舒瑶，郑梅洁，黄玉婷，陈浩源，张志伟，
申请(专利权)人：厦门大学嘉庚学院，
类型：新型
国别省市：