無人機天線相關的幾個誤區

上回說到無人機天線相關的幾個問題,今天帶領大家來深度認識一些無人機用的天線,並探討一下實用的天線測試方法。


市面上主流的無人機都有需要根據衛星(GNSS)信號來定位,那麼都需要衛星天線,最通用也是最便宜的一種如下圖(有的還加了個塑料外殼):

這種天線比較成熟,結構也比較簡單,由於衛星定位系統的衛星信號都在天上,天線的波瓣「指向」天上就可以了,所以一般衛星天線都是「定向天線」。如圖中所示,陶瓷介質和鍍銀層能「感應」到無線電磁波,通過饋點「傳遞」給下面的電路,進行濾波,低雜訊放大。

我們來看一下它在無人機上形態。

精靈系列GPS天線

有的天線裡面還帶有地磁模塊(指南針),會額外多一個介面。

如果無人機用到RTK系統,則會用到另一種常見的衛星天線,先上圖:

其實RTK系統在國內已經應用很多年,國內的駕考系統車頂的那個「蘑菇頭」也是RTK用的天線的一種,RTK系統要提供精準的定位,需要的衛星信號質量比較高,於是有了上圖的高增益或者「低仰角」等天線,沒那麼玄乎。右圖那種四臂螺旋天線,裡面就是一圈FPC鍍上幾條銅(我看到過調試的過程——打磨機磨銅條調頻點,哈哈),底端的電路板上一個濾波器和一個LNA。


無人機上用到的第二類天線是用來跟地面通信的天線,叫終端天線,包括遙控器,圖傳,數傳等。

圖中甩出來的兩根線就是天線,因為Futaba的遙控器用的是2.4G的頻率,半波長為6.25cm,基本上饋線延長出來,中間抽頭長几個cm就能用了,另外,天線跟接收器的電路板作為一個整體進行調試,天線的一致性有保證,所以大家普遍能感到,Futaba遙控器的遙控距離還不錯。

上圖是無人機上常用的一些終端天線,都是單極子天線,採用的工藝都是天線頂部一根「鋼絲」,有的中間加一個「彈簧」如1、4號,天線底端一段銅管或不鏽鋼,這些天線一般都是全向的。

上圖的天線也是終端天線的一種,好處是直接可以藏到無人機的腳架(或者直接垂在飛機下方)。


無人機系統使用過程中還有一種天線,特別在做超遠距離飛行時用到,我們稱之為地面站(Ground Station)天線。由於地面端對體積、重量等因素沒有機載端要求高,所以一般地面站會用到高增益的天線來提升通信距離。

這一堆的天線看起來有點嚇人。。。。。。,有車台天線,玻璃鋼天線,八木天線等等。不同的長度,不同的形式,目標只有一個,將增益做大,增益越高,理論上通信距離就越好。這帶來的負面影響就是一堆不負責任的廠家將天線的增益虛標,忽悠外行。。。。。。


天線看了這麼多,可能您要問了,到底哪種天線好呢?

好吧,最後介紹兩種定性評估天線好壞的方法。

1. 通過網分測天線的中心頻點和駐波比。

2. 通過網分測天線的相對增益。

我們下回再聊。


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