[发明专利]一种无人机的天线辐射方向调节器

说明书

本发明属于无人机结构技术领域，尤其是涉及一种节约收发无线电信号的功率消耗的无人机的天线辐射方向调节器。本发明包括一个可控马达，马达连接定向天线，还包括信号强度检测电路、信号比较电路，马达控制器；信号强度检测电路检测定向天线实时接收的遥控器信号的强度，信号比较电路比较遥控器信号的强度与预设的信号强度阈值。本发明天线采用“工”字型结构，信号强度检测电路引入增益增强技术，进行定向天线接收信号强度检测；所述信号比较电路当中代表信号强度阈值的比较电压的电压值稳定可靠，不随温度和工艺变化，并且具有误码率容错机制，避免误检测。本发明采用全数字的结构，具有输出相位精确连续、检测分辨率精确、天线方向转换迅速、灵活性大、可编程的优点，因此可以得到广泛的使用。

技术领域

本发明属于无人机结构技术领域，尤其是涉及一种节约收发无线电信号的功率消耗的无人机的天线辐射方向调节器。

背景技术

研究适合于无人机应用的数传天线，是目前无人机遥控系统必须攻克的关键技术之一。主要关键技术难点与解决途径：阵列天线组阵技术，涉及到天线单元、组阵方式、多波束体制等诸多因素，还要综合考虑体积、功耗、成本等因素，是系统综合技术，需要综合攻关。

无人机飞行过程中要不断和遥控器进行无线通信，目前无人机普遍在机身下方的支腿处安装全向天线，全向天线面向全部方向发射电磁辐射，以及接收遥控器传输的无线电信号。定向天线在波束角范围内具有高通信增益，可以改善通信效果，特别是节约收发无线电信号的功率消耗，因此如果能够应用在无人机上是非常有利的。但是，由于无人机本身飞行过程中方向位置不断变化，很容易造成遥控器偏离到定向天线的有效波束角的范围之外，这样会造成无人机与遥控器之间通信中断或者通信延迟变大，导致无人机失控甚至坠毁。

发明内容

本发明的目的在于提供一种节约收发无线电信号的功率消耗，并且保障信号可靠收发的无人机天线辐射方向调节器。

一种无人机的天线辐射方向调节器，包括一个可控马达，马达连接定向天线，还包括信号强度检测电路、信号比较电路，马达控制器；信号强度检测电路检测定向天线实时接收的遥控器信号的强度，信号比较电路比较所接收的遥控器信号的强度与预设的信号强度阈值，如果遥控器信号的强度低于所述阈值，则由马达控制器控制马达转动定向天线，调节该定向天线的有效波束角的方向，直至接收信号强度回复到所述阈值以上。

所述的定向天线包括介质基板，所述介质基板上嵌入矩形贴片单元，辐射由矩形贴片单元的开路端的边缘场产生，矩形贴片单元上进行了缺口添加，缺口选取100Ω微带线宽度的5倍，天线的贴片选择并行馈电结构；馈源处选择50Ω的输入阻抗；而矩形贴片单元馈电处的边缘阻抗在100Ω到400Ω之间，定向天线的矩形贴片单元与带线之间加入一段四分之一波长阻抗变换器；矩形贴片单元间距为0.6-0.8个工作波长；矩形贴片单元和介质基板的底面添加理想导体边界PEC，工作中心频率设置为10GHz，扫频范围为9.5-10.5GHz。

优选的是，所述的信号强度检测电路由限制幅度放大器电路相互级联，每级限制幅度放大器电路的输出端连接一个包络检测单元，所有的包络检测单元连接到信号输出端，信号输出端输出表示遥控器信号强度的电压信号；并且所述信号输出端连接并联电容电阻结构，并联电容电阻结构接地。

优选的是，所述的限制幅度放大器电路包括激励信号产生模块，激励信号产生模块的相位累加器在参考时钟源和外部输入频率控制字的控制下计算出相位信息，然后根据相位信息在ROM中进行查找，产生数字信号序列，数字信号序列通过转换器转换成模拟电压信号，合成特定频率的正弦波，用于对遥控器信号进行激励放大。

优选的是，所述的限制幅度放大器的模拟通路模块由程控放大器与低通滤波器串联构成，对遥控器信号做噪声的初步滤除。