對于高速巡航的無人機(jī)來說，最好有小型的空氣動力天線來限制阻力，但仍能提供足夠的帶寬和覆蓋范圍。清華大學(xué)研究員張志軍指出，劍形天線在空氣動力方面是有益的，但這種設(shè)計有一個主要的限制。
傳統(tǒng)的刀形天線會產(chǎn)生甜甜圈形狀的輻射模式，提供全方位的覆蓋，是空對地通信的理想選擇。然而，一個甜甜圈形狀的圖案在它的頂點是空的，”張解釋道。
雖然這種環(huán)形輻射圖足以幫助無人機(jī)與地面通信系統(tǒng)交換信號，但是在嘗試與衛(wèi)星建立通信時（也稱為“半球覆蓋”），無人機(jī)正上方的“盲區(qū)”是有問題的。因此，Zhang和他的團(tuán)隊創(chuàng)造了一種新穎的類似軍刀的天線設(shè)計，該設(shè)計也可以在天線正上方提供信號。
為此，研究人員在設(shè)計中加入了兩個金屬散熱器。第一個是單極子，它以全向模式垂直于地面。第二個是偶極子，它以寬邊方向與地面平行-產(chǎn)生了一個信號，該信號填充了傳統(tǒng)天線的盲點。張說：“這兩個輻射器不僅產(chǎn)生兩種工作模式和所需的輻射圖，而且還提供了額外的電容器負(fù)載效應(yīng)，從而縮小了天線尺寸。”“天線可以即時在兩種模式之間切換，從而提供了最高的半球覆蓋范圍。”
仿真和測試表明，該設(shè)計可以實現(xiàn)大約20％的帶寬，這甚至使設(shè)計背后的研究人員都感到驚訝。張說，之所以發(fā)生這種效率，是因為兩種模式都使用了兩個散熱器。
“據(jù)我們所知，這是實現(xiàn)具有上半球覆蓋范圍和機(jī)載衛(wèi)星通信可接受的增益的緊湊型飛機(jī)天線的第一步。接下來，我們打算設(shè)計一種只有一種模式的更簡單的飛機(jī)天線，”張說，并指出這可能會犧牲一些帶寬。
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