本發(fā)明實施例涉及無人機領(lǐng)域，尤其涉及一種天線及無人機。

背景技術(shù)：

天線作為設(shè)備間無線通信的重要元件，在現(xiàn)在的結(jié)構(gòu)緊湊設(shè)計的中，天線設(shè)計受到的限制也越來越多。隨著無人機的飛速發(fā)展，不僅需要天線的結(jié)構(gòu)緊湊，尺寸有限，同時還需要天線具有多個輻射頻段。

在無人機的設(shè)計中，考慮到外觀和功能需求，需要在無人機中使用復(fù)雜的金屬結(jié)構(gòu)或者類似于良導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)，另外，無人機內(nèi)部還設(shè)置有電路板、電線等結(jié)構(gòu)，但是，金屬結(jié)構(gòu)、良導(dǎo)體結(jié)構(gòu)、電路板、電線等都會對天線的輻射方向造成影響，導(dǎo)致天線的輻射方向圖雜散，進而導(dǎo)致無人機的信號收發(fā)能力嚴重降低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明實施例提供一種天線及無人機，以避免金屬結(jié)構(gòu)對天線的輻射方向的干擾。

本發(fā)明實施例的一個方面是提供一種天線，包括：

能夠在至少兩個頻段工作的天線單元，所述至少兩個頻段包括：第一頻段和第二頻段，其中所述第一頻段與所述第二頻段不同；

第一寄生單元，用于改變所述天線單元在所述第一頻段的輻射方向；以及

第二寄生單元，用于改變所述天線單元在所述第二頻段的輻射方向。

本發(fā)明實施例的另一個方面是提供一種無人機，包括：

機身；

動力系統(tǒng)，安裝在所述機身，用于提供飛行動力；

天線，用于無線通信；所述天線包括：

能夠在至少兩個頻段工作的天線單元，所述至少兩個頻段包括：第一頻段和第二頻段，其中所述第一頻段與所述第二頻段不同；

第一寄生單元，用于改變所述天線在所述第一頻段的輻射方向；以及

第二寄生單元，用于改變所述天線在所述第二頻段的輻射方向。

本實施例提供的天線及無人機，通過在天線中設(shè)置第一寄生單元和第二寄生單元，第一寄生單元用于消除金屬結(jié)構(gòu)對天線單元在低頻段的輻射方向的干擾，第二寄生單元用于消除金屬結(jié)構(gòu)對天線單元在高頻段的輻射方向的干擾，避免了金屬結(jié)構(gòu)對天線的輻射方向的干擾，提高了天線性能，優(yōu)化了安裝有該天線的無人機的信號收發(fā)能力。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1a為現(xiàn)有技術(shù)中天線和金屬結(jié)構(gòu)的示意圖；

圖1b為現(xiàn)有技術(shù)中天線和金屬結(jié)構(gòu)的俯視圖；

圖1c為現(xiàn)有技術(shù)中天線在低頻段的匹配特性；

圖1d為現(xiàn)有技術(shù)中天線在高頻段的匹配特性；

圖1e為現(xiàn)有技術(shù)中天線在低頻段的輻射方向受干擾后的輻射方向圖；

圖1f為現(xiàn)有技術(shù)中天線在高頻段的輻射方向圖；

圖1g為現(xiàn)有技術(shù)中天線加一個寄生單元的示意圖；

圖1h為現(xiàn)有技術(shù)中天線加寄生單元后高頻段的輻射方向圖；

圖2為本發(fā)明實施例提供的天線的結(jié)構(gòu)圖；

圖2a為本發(fā)明實施例提供的天線單元在低頻段的輻射方向圖；

圖2b為本發(fā)明實施例提供的天線單元在低頻段的輻射方向圖；

圖2c為本發(fā)明實施例提供的天線單元在高頻段的輻射方向圖；

圖2d為本發(fā)明實施例提供的天線單元在高頻段的輻射方向圖；

圖3為本發(fā)明實施例提供的無人機的結(jié)構(gòu)圖。

附圖標記：

1-天線2-金屬結(jié)構(gòu)10-天線

11-天線單元3-第一寄生單元4-第二寄生單元

100-無人機102-支撐設(shè)備104-拍攝設(shè)備

106-螺旋槳107-電機108-傳感系統(tǒng)

110-通信系統(tǒng)112-地面站117-電子調(diào)速器

118-飛行控制器21-實線22-虛點部分23-虛線段部分

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

需要說明的是，當組件被稱為“固定于”另一個組件，它可以直接在另一個組件上或者也可以存在居中的組件。當一個組件被認為是“連接”另一個組件，它可以是直接連接到另一個組件或者可能同時存在居中組件。

除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語與屬于本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在本發(fā)明的說明書中所使用的術(shù)語只是為了描述具體的實施例的目的，不是旨在于限制本發(fā)明。本文所使用的術(shù)語“及/或”包括一個或多個相關(guān)的所列項目的任意的和所有的組合。

下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的一些實施方式作詳細說明。在不沖突的情況下，下述的實施例及實施例中的特征可以相互組合。

現(xiàn)有技術(shù)中，無人機、機器人、地面站、電臺、基站等設(shè)備需要安裝有用于收發(fā)信號的天線，另外，考慮到外觀和功能需求，無人機、機器人、地面站、電臺、基站等設(shè)備還需要設(shè)置有復(fù)雜的金屬結(jié)構(gòu)或者類似于良導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)，而金屬結(jié)構(gòu)或者類似于良導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)可能對天線的輻射方向造成影響，如圖1a所示，結(jié)構(gòu)1表示天線，該天線1可工作在多個頻段，可選的，天線1工作在兩個頻段，一個低頻段，一個高頻段，結(jié)構(gòu)2表示金屬結(jié)構(gòu)，以無人機為例，該金屬結(jié)構(gòu)2可以是無人機機身的金屬結(jié)構(gòu)，具體可以是機翼部分的金屬結(jié)構(gòu)，也可以是腳架部分的金屬結(jié)構(gòu)，還可以是機身其他部分的金屬結(jié)構(gòu)。圖1b所示為天線1和金屬結(jié)構(gòu)2的俯視圖，如圖1a所示，金屬結(jié)構(gòu)2位于天線1的上方，例如右上方，且金屬結(jié)構(gòu)2和天線1成垂直角度，在圖1b中，從俯視角度看，金屬結(jié)構(gòu)2遮擋了天線1。圖1a和圖1b所示的位置關(guān)系只是天線和金屬結(jié)構(gòu)可能的多種位置關(guān)系中的一種，實際情況，天線和金屬結(jié)構(gòu)的相對角度不局限于相互垂直，天線與金屬結(jié)構(gòu)之間的距離不局限于固定值，天線的長度以及金屬結(jié)構(gòu)的形狀也不局限于如圖1a和圖1b所示的。

當天線和金屬結(jié)構(gòu)的位置關(guān)系，如圖1a和圖1b所示的位置關(guān)系時，天線在低頻段及高頻段都有良好的端口匹配，圖1c所示為天線在低頻段的匹配特性，圖1d所示為天線在高頻段的匹配特性，圖1c和圖1d的橫坐標表示頻率大小，圖1c和圖1d的縱坐標表示回波損耗，根據(jù)圖1c和圖1d可知，波谷處的頻率為諧振頻率，波谷處的回波損耗最小，因而天線的匹配性最好，如圖1c所示，在低頻段如2.5-2.55ghz范圍內(nèi)，天線的匹配性最好，另外，如圖1d所示，在高頻段如5.76-5.80ghz范圍內(nèi)，天線的匹配性最好。

但是，金屬結(jié)構(gòu)會對天線造成干擾，具體的，對天線在不同頻段的輻射方向造成干擾，圖1f所示為天線在高頻段的輻射方向圖，圖1e所示為天線1在低頻段的輻射方向受干擾后的輻射方向圖，比較圖1e和圖1f可知，天線1在低頻段的輻射方向偏向180度(-180度)一側(cè)。因為天線單元11與金屬結(jié)構(gòu)2的距離大致為半個波長，故天線1在高頻段受到金屬結(jié)構(gòu)2的影響較小一些。

另外，天線1在高頻段的輻射方向圖也可能會受到金屬結(jié)構(gòu)的影響，如圖1g所示，針對于圖1e中低頻段的輻射方向受干擾的問題，在圖1a的基礎(chǔ)上，在天線1的附近增加一個寄生單元3，該寄生單元3可消除金屬結(jié)構(gòu)2對天線1在低頻段的輻射方向的干擾，但是引入寄生單元3后，寄生單元3會對天線1在高頻段的輻射方向有所干擾，如圖1h所示為天線1增加寄生單元3后，天線1在高頻段的輻射方向圖，如圖1h所示，天線1在高頻段的輻射方向也偏向180度(-180度)一側(cè)。

由于180度(-180度)一側(cè)存在金屬結(jié)構(gòu)2，金屬結(jié)構(gòu)2可能是無人機機身的金屬結(jié)構(gòu)，因此，天線1在金屬結(jié)構(gòu)2干擾的情況下，天線1在低頻段的輻射方向、以及高頻段的輻射方向均偏向機身的金屬結(jié)構(gòu)，而實際應(yīng)用中，若天線1的輻射方向偏向機身的金屬結(jié)構(gòu)，可能會導(dǎo)致天線1性能的下降。因此，實際應(yīng)用中，并不希望天線1的輻射方向偏向干擾源，例如金屬結(jié)構(gòu)。

針對上述問題，本發(fā)明實施例提供一種天線。該天線可應(yīng)用于無人機、機器人、地面站、電臺、基站等設(shè)備，圖2為本發(fā)明實施例提供的天線的結(jié)構(gòu)圖，如圖2所示，天線10包括：天線單元11、第一寄生單元3和第二寄生單元4，在一些實施例中，天線單元11可工作在至少兩個頻段。在本實施例中，天線單元11可工作在兩個頻段，兩個頻段可用第一頻段和第二頻段區(qū)分，所述第一頻段與所述第二頻段是兩個不同的頻段，所述第一頻段可以是低頻段，所述第二頻段可以是高頻段，或者，所述第一頻段可以是高頻段，所述第二頻段可以是低頻段。在一些實施例中，所述第一頻段與所述第二頻段部分重疊。

另外，如圖2所示，結(jié)構(gòu)2表示金屬結(jié)構(gòu)，以無人機為例，該金屬結(jié)構(gòu)2可以是無人機機身的金屬結(jié)構(gòu)，具體可以是機翼部分的金屬結(jié)構(gòu)，也可以是腳架部分的金屬結(jié)構(gòu)，還可以是機身其他部分的金屬結(jié)構(gòu)。

本實施例以第一頻段是低頻段，第二頻段是高頻段為例，如圖2所示，天線10中設(shè)置有第一寄生單元3，第一寄生單元3可用于改變天線單元11在第一頻段的輻射方向，因此，本實施例通過在天線10中引入第一寄生單元3，以消除金屬結(jié)構(gòu)2對天線單元11在低頻段的輻射方向的干擾。

另外，如圖2所示，天線10中還設(shè)置有第二寄生單元4，第二寄生單元4可用于改變天線單元11在第二頻段的輻射方向，因此，本實施例通過在天線10中引入第二寄生單元4，以消除金屬結(jié)構(gòu)2對天線單元11在高頻段的輻射方向的干擾。

在本實施例中，第一寄生單元3可以設(shè)置在距離天線單元11在第一預(yù)定距離之內(nèi)的位置。另外，本實施例不限定第一寄生單元3的長度，第一寄生單元3的長度可以是第一預(yù)定長度，或者，第一寄生單元3的長度可以根據(jù)金屬結(jié)構(gòu)2對天線單元11在低頻段的輻射方向的干擾強度確定，也可以根據(jù)第一寄生單元3對天線單元11在低頻段的輻射方向的調(diào)和效果強度確定。

在一些實施例中，第二寄生單元4可以設(shè)置在距離天線單元11在第二預(yù)定距離之內(nèi)的位置，另外，第二寄生單元4的長度可以是第二預(yù)定長度，或者，第二寄生單元4的長度可以根據(jù)金屬結(jié)構(gòu)2對天線單元11在高頻段的輻射方向的干擾強度確定，也可以根據(jù)第二寄生單元4對天線單元11在高頻段的輻射方向的調(diào)和效果強度確定。

如圖2所示，第一寄生單元3和第二寄生單元4可依次設(shè)置在天線單元11的正前方，以達到抵消金屬結(jié)構(gòu)對天線單元11在低頻段的干擾和高頻段的干擾。在其他實施例中，第一寄生單元3、第二寄生單元4和天線單元11之間的位置關(guān)系可以不局限于如圖2所示的位置關(guān)系，第一寄生單元3可位于天線單元11的各個角度，第二寄生單元4也可位于天線單元11的各個角度，具體的角度、位置可以根據(jù)實際應(yīng)用需求決定。

在一些實施例中，第一寄生單元3和第二寄生單元4可以是良導(dǎo)體，如金屬條、金屬帶等。

另外，本實施例不限定第一寄生單元3和第二寄生單元4的形狀，在其他實施例中，第一寄生單元3和第二寄生單元4可以是長條形，長條形的長度可以根據(jù)上述方法確定，長條形的寬度可以自由設(shè)置，第一寄生單元3的寬度不同，其對天線單元11在低頻段的輻射方向的調(diào)和效果強度也會有所不同，第二寄生單元4的寬度不同，其對天線單元11在高頻段的輻射方向的調(diào)和效果強度也會有所不同。因此，第一寄生單元3和第二寄生單元4的寬度，可以根據(jù)實際需求來設(shè)置。

圖2a所示為天線10同時引入第一寄生單元3和第二寄生單元4時，天線單元11在低頻段的輻射方向圖。相比于圖1e，天線單元11在低頻段的輻射方向，在0度方向上的增益有所提升。

圖2b所示實線為天線10同時引入第一寄生單元3和第二寄生單元4時，天線單元11在低頻段的輻射方向圖；圖2b所示虛線為天線10未引入第一寄生單元3和第二寄生單元4時，天線單元11在低頻段的輻射方向受干擾后的輻射方向圖。相比于天線單元11在低頻段的輻射方向受干擾后的輻射方向圖，天線10引入第一寄生單元3和第二寄生單元4后，天線單元11在低頻段的輻射方向，在0度方向上的增益有所提升，即偏向0度方向一側(cè)，與180度(-180度)一側(cè)正好相反，且提升效果明顯。

圖2c所示為天線10同時引入第一寄生單元3和第二寄生單元4時，天線單元11在高頻段的輻射方向圖。相比于圖1h，天線單元11在高頻段的輻射方向，在0度方向上的增益有所提升。

圖2d所示實線21為天線10同時引入第一寄生單元3和第二寄生單元4時，天線單元11在高頻段的輻射方向圖；圖2d所示虛線段部分23為天線10未引入第一寄生單元3和第二寄生單元4時，天線單元11在高頻段的輻射方向圖；圖2d所示虛點部分22為天線10引入第一寄生單元3、未引入第二寄生單元4時，天線單元11在高頻段的輻射方向圖。相比于天線10引入第一寄生單元3、未引入第二寄生單元4，天線10同時引入第一寄生單元3和第二寄生單元4時，天線單元11在0度方向上的增益有所提升，且提升效果明顯。

本實施例通過在天線中設(shè)置第一寄生單元和第二寄生單元，第一寄生單元用于消除金屬結(jié)構(gòu)對天線單元在低頻段的輻射方向的干擾，第二寄生單元用于消除金屬結(jié)構(gòu)對天線單元在高頻段的輻射方向的干擾，避免了金屬結(jié)構(gòu)對天線的輻射方向的干擾，提高了天線性能，優(yōu)化了安裝有該天線的無人機的信號收發(fā)能力。

本發(fā)明實施例提供一種天線。該天線可應(yīng)用于無人機、機器人、地面站、電臺、基站等設(shè)備，在上述實施例的基礎(chǔ)上，天線單元11除了可以工作在兩個不同的頻段，還可以工作在多頻段。本實施例不限定，多頻段各自的頻段范圍。

可選的，天線單元11工作在兩個頻段，兩個頻段包括第一頻段和第二頻段，所述第一頻段為低頻段，所述第二頻段為高頻段。在一些實施例中，所述第一頻段為2ghz到3ghz，所述第二頻段為5.4ghz到6.2ghz。

另外，所述第一預(yù)定長度大于所述低頻段波長的1/4，小于所述低頻段波長的1/2。

此外，在其他實施例中，所述第一預(yù)定長度大于所述高頻段波長的1/4，小于所述高頻段波長的1/2。

為了天線10的結(jié)構(gòu)緊湊簡單，第一寄生單元3設(shè)置在距離天線單元11大致1/10個工作頻率波長的位置。

在一些實施例中，第二寄生單元4相對于天線單元11的位置和尺寸由天線單元11、第一寄生單元3、干擾源例如金屬結(jié)構(gòu)2確定，如前所述，金屬結(jié)構(gòu)2影響天線單元11的輻射方向。

此外，天線單元11和第一寄生單元3可通過固定結(jié)構(gòu)如塑料支架連接，將第一寄生單元3固定在相對于天線單元11的某個方向、角度或位置。天線單元11和第二寄生單元4可通過固定結(jié)構(gòu)如塑料支架連接，將第二寄生單元4固定在相對于天線單元11的某個方向、角度或位置。

在一些實施例中，用于連接天線單元11和第一寄生單元3的固定結(jié)構(gòu)如塑料支架，以及連接天線單元11和第二寄生單元4的固定結(jié)構(gòu)如塑料支架是同一個固定結(jié)構(gòu)如塑料支架。

在另一些實施例中，用于連接天線單元11和第一寄生單元3的固定結(jié)構(gòu)如塑料支架，以及連接天線單元11和第二寄生單元4的固定結(jié)構(gòu)如塑料支架是分別獨立的兩個固定結(jié)構(gòu)如塑料支架。

在其他實施例中，天線單元11、第一寄生單元3以及第二寄生單元4可以被安裝在無人機的腳架內(nèi)。具體地，所述第一寄生單元3以及所述第二寄生單元4可以被安裝在所述腳架的內(nèi)壁上。

本實施例中，第一寄生單元和第二寄生單元的長度、寬度可以靈活設(shè)置，第一寄生單元與天線單元的角度、相對位置可以靈活調(diào)節(jié)，通過靈活設(shè)置第一寄生單元和第二寄生單元，不僅可以降低金屬結(jié)構(gòu)對天線單元的干擾，同時，還可以調(diào)節(jié)第一寄生單元和第二寄生單元抵消干擾的效果強度。

本發(fā)明實施例提供一種無人機。圖3為本發(fā)明實施例提供的無人機的結(jié)構(gòu)圖，如圖3所示，無人機100包括：機身、動力系統(tǒng)、天線10和飛行控制器118，動力系統(tǒng)安裝在所述機身，用于提供飛行動力；天線10用于無線通信。

動力系統(tǒng)包括如下至少一種：電機107、螺旋槳106和電子調(diào)速器117，動力系統(tǒng)安裝在所述機身，用于提供飛行動力；飛行控制器118與動力系統(tǒng)通訊連接，用于控制無人機飛行。其中，飛行控制器118包括慣性測量單元及陀螺儀。所述慣性測量單元及所述陀螺儀用于檢測所述無人機的加速度、俯仰角、橫滾角及偏航角等。

另外，如圖3所示，無人機100還包括：傳感系統(tǒng)108、通信系統(tǒng)110、支撐設(shè)備102、拍攝設(shè)備104，其中，支撐設(shè)備102具體可以是云臺，通信系統(tǒng)110具體可以包括如上述實施例所述的天線10。天線10用于與地面站112進行無線通訊。

在一些實施例中，天線10可安裝在無人機100的腳架內(nèi)。

本發(fā)明實施例提供的無人機100的天線10具體原理和實現(xiàn)方式均與上述實施例類似，此處不再贅述。

本實施例通過在天線中設(shè)置第一寄生單元和第二寄生單元，第一寄生單元用于消除金屬結(jié)構(gòu)對天線單元在低頻段的輻射方向的干擾，第二寄生單元用于消除金屬結(jié)構(gòu)對天線單元在高頻段的輻射方向的干擾，避免了金屬結(jié)構(gòu)對天線的輻射方向的干擾，提高了天線性能，優(yōu)化了安裝有該天線的無人機的信號收發(fā)能力；另外，第一寄生單元和第二寄生單元的長度、寬度可以靈活設(shè)置，第一寄生單元與天線單元的角度、相對位置可以靈活調(diào)節(jié)，通過靈活設(shè)置第一寄生單元和第二寄生單元，不僅可以降低金屬結(jié)構(gòu)對天線單元的干擾，同時，還可以調(diào)節(jié)第一寄生單元和第二寄生單元抵消干擾的效果強度。

本領(lǐng)域技術(shù)人員可以清楚地了解到，為描述的方便和簡潔，僅以上述各功能模塊的劃分進行舉例說明，實際應(yīng)用中，可以根據(jù)需要而將上述功能分配由不同的功能模塊完成，即將裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)劃分成不同的功能模塊，以完成以上描述的全部或者部分功能。上述描述的裝置的具體工作過程，可以參考前述方法實施例中的對應(yīng)過程，在此不再贅述。

最后應(yīng)說明的是：以上各實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的范圍。