一种全方位天线阵列的制作方法

本实用新型属于低空安防技术领域，具体涉及一种全方位天线阵列。

背景技术：

随着民用无人机产业的迅速发展，消费级无人机功能日益强大，流入市场的无人机数量不断增加，这同时意味着无人机给公共安全和保密隐私方面带来了大量隐患。无人机的操控、定位和图传等功能均需要通过无线信号实现。低空领域的相位测向方法，通过累积接收到的无线电信号，测得对应信号的相位差，利用相位差解出信号来波方向，也即无人机遥控或无人机方位。从而可以进一步实施，跟踪、识别、干扰等一系列反制措施。目前，基于相位的无人机监测技术，受城市内多径，同频干扰等复杂因素的影响很大。

技术实现要素：

鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种全方位天线阵列，以有效地改善上述问题。

本实用新型的实施例是这样实现的：

本实用新型实施例提供了一种全方位天线阵列，包括：M个定向天线，所述M个定向天线围绕一个同心圆间隔设置，每个定向天线的3dB波束宽度不小于2＊360°/M，所述M为大于等于3的整数。

在本实用新型可选的实施例中，所述M个定向天线等间隔设置，均匀分布于圆周。

在本实用新型可选的实施例中，任意相邻两个定向天线组成一个天线阵元，每个所述天线阵元覆盖以当前两个定向天线垂直平分线为中心±180°/M的测向范围。

在本实用新型可选的实施例中，任意相邻两个定向天线组成一个天线阵元，每个所述天线阵元屏蔽以当前两定向天线垂直平分线为中心±360°/M范围以外的信号。

在本实用新型可选的实施例中，所述M选自6至20中的任一整数。

在本实用新型可选的实施例中，所述M为12。

在本实用新型可选的实施例中，还包括：天线选择开关，所述天线选择开关与所述M个定向天线选择性的连接。

在本实用新型可选的实施例中，所述天线选择开关为单刀多掷开关。

在本实用新型可选的实施例中，所述定向天线为平面螺旋天线、渐变微带天线、平板天线或对数周期天线。

在本实用新型可选的实施例中，所述M个定向天线围成的同心圆的半径为Aλ＊M/π，π为圆周率，λ＝c/f，λ为波长，c为光速，f为接收信号的频率，其中，A选自0.5至1.5之间的任一数值。

本实用新型实施例提供的全方位天线阵列，包括：M个定向天线，所述M个定向天线围绕一个同心圆间隔设置，每个定向天线的3dB波束宽度不小于2＊360°/M，所述M为大于等于3的整数。该全方位天线阵列由M个环形间隔设置的定向天线构成，且每个定向天线的3dB波束宽度不小于2＊360°/M，从而保证了信号的全方位覆盖，与此同时，采用定向天线增强了复杂环境下的可用性，使其具有抗多径性能，并保证了在一定方位角度内，同频设备的识别能力。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型实施例而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。通过附图所示，本实用新型的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本实用新型的主旨。

图1示出了现有技术下的四面定向天线阵列的布阵示意图。

图2示出了本实用新型一实施例提供的全方位天线阵列的布阵示意图。

图3示出了本实用新型又一实施例提供的全方位天线阵列的布阵示意图。

图4a示出了本实用新型实施例提供的应用于双通道干涉仪测向系统中的全方位天线阵列的布阵示意图。

图4b示出了本实用新型实施例提供的应用于双通道干涉仪测向系统中的全方位天线阵列中的定向天线与天线选择开关的连接示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

为了满足高实时性全方位测向需要，目前主要采取下面的这两种天线阵列：第一种，采用全向天线二维阵列，单次接收包含所有方向信号，可以完成所有方向的测向。第二种，为了降低多径反射的接收范围，采用了四面定向天线的布阵方法，如图1。该方法仅接收定向阵面90°范围内的信号，能够在一定层面上屏蔽其他方向的同频信号，保证每个面范围内的正常工作。

研究人在研究本申请的过程中发现，第一种方案：由于低空无人机的帧测，有城市复杂环境的应用需求。每个天线接收到的全方位信号，多径反射和杂波信号会引起干涉仪设备的失效。全向天线方案仅能满足空旷环境应用，对城市复杂的电磁环境适应能力很差。没有对不同方向上同频率目标的测向能力。第二种方案：由于该方案需要布置至少四个阵面，且每个阵面的天线不共用，需要较高的实现成本。在阵面交界处，天线接收增益减弱，信号波程差边长，存在覆盖盲点。

需要说明的是，针对以上方案所存在的缺陷，均是发明人在经过实践并仔细研究后得出的结果，因此，上述问题的发现过程以及下文中本实用新型实施例针对上述问题所提出的解决方案，都应该是发明人在本实用新型过程中对本实用新型做出的贡献。

鉴于此，为了保证信号全方位覆盖的同时，增强复杂环境下的可用性，并保证在一定方位角度内，增强同频设备的识别能力，本实用新型实施例提供了一种全方位天线阵列，如图2所示。该全方位天线阵列，包括：M个定向天线，所述M个定向天线围绕一个同心圆间隔设置，每个定向天线的3dB波束宽度不小于2＊360°/M，所述M为大于等于3的整数。其中，需要说明的是，本实施例中，示出了M为12的全方位天线阵列的布阵示意图，当M取其余值的布阵示意图与之类似，因此，不能将其理解成是对本实用新型的限制。

每个定向天线指向为圆心向外方向，分布于圆周上，所有天线阵元摆放于同一水平平面内。为了保证信号全方位覆盖，每个定向天线的3dB波束宽度不小于2＊360°/M。可以理解的是，不同数量的定向天线，即M的取值不同，会导致每个定向天线的3dB波束宽度不同，例如，当M取8时，每个定向天线的3dB波束宽度不小于2＊360°/8(90°，即±45°)；当M取12时，每个定向天线的3dB波束宽度不小于2＊360°/12(60°，即±30°)。

可选地，该M个定向天线等间隔设置，均匀分布于圆周。也就是说，相邻两个定向天线之间的圆弧相等。

可选地，任意相邻两个定向天线组成一个天线阵元，每个所述天线阵元覆盖以当前两个定向天线垂直平分线为中心±180°/M的测向范围。可以理解的是，不同数量的定向天线，即M的取值不同，会导致每个天线阵元的测向范围不同，例如，当定向天线M取值为8时，每个天线阵元的测向范围不小于45度，当定向天线M取值为12时，每个天线阵元的测向范围不小于30度。

可选地，任意相邻两个定向天线组成一个天线阵元，每个所述天线阵元屏蔽以当前两定向天线垂直平分线为中心±360°/M范围以外的信号。可以理解的是，不同数量的定向天线，即M的取值不同，会导致每个天线阵元的屏蔽范围不同，例如，当定向天线M取值为8时，每个天线阵元的屏蔽以当前两定向天线垂直平分线为中心±360°/8(±45°)范围以外的信号，当定向天线M取值为12时，每个天线阵元的屏蔽以当前两定向天线垂直平分线为中心±360°/12(±30°)范围以外的信号，。

上述的M为大于等于3的整数，可选地，所述M选自6至20中的任一整数。例如，本实施例中示出了M为12时的全方位天线阵列示意图，因此，不能将本实施例示出的示例理解成是对本实用新型的限制。其中，需要说明的是，该全方位天线阵列由M个环形间隔设置的定向天线构成，这M个定向天线围成的同心圆的半径取决与定向天线数量的多少，如数量越多，半径越大。所述M个定向天线围成的同心圆的半径为Aλ＊M/π，，π为圆周率，λ＝c/f，λ为波长，c为光速，f为接收信号的频率，其中，A选自0.5至1.5之间的任一数值，如A为0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5。例如，M个定向天线围成的同心圆的半径等于1.5λ＊M/π。为了便于理解，以M取12为例，若无人机工作频段天线阵覆盖300MHz￣6GHz，最大频率f＝300MHz￣6GHz，最小波长λ＝5cm，则支持的最大天线阵半径为1.5λ＊M/π＝28.6479cm。在该半径范围内，天线阵列半径越大性能越好，可根据摆放空间大小进行调整。如果M过大，空间内难以安置，各天线阵元可上下交错摆放(如图3所示)，保证连接于同一个通道的天线在同一平面内即可，通常交错摆放天线阵圆心距离需要说明的是，交错摆放的天线阵圆心位于同一个轴线上，且半径相同。

可选地，上述的定向天线为平面螺旋天线、渐变微带天线、平板天线或对数周期天线。

此外，该全方位天线阵列还包括：天线选择开关，所述天线选择开关与所述M个定向天线选择性的连接。其中，天线选择开关用于与接收机连接，以便与接收机选择选择性地与所述M个定向天线中的某一天线连接。可选地，所述天线选择开关为单刀多掷开关，其连接示意图，如图4b所示。

其中，需要说明的是，由于测向系统特性，天线阵列需要连接至少两个及以上的射频通道，通过天线间的幅度差和相位差，估计出辐射源方向。当M＝12时，以在双通道干涉仪测向系统中的应用为例，如图4a和4b所示。即该全方位天线阵列中的连接不同通道的定向天线交错设置，如，偶数天线连接通道A，奇数天线连接通道B。其中，图4a为应用于双通道干涉仪测向系统中的全方位天线阵列的布阵示例图，图4b为应用于双通道干涉仪测向系统中的全方位天线阵列的定向天线与天线选择开关的连接示意图。

其中，需要说明的是，本实用新型实施例提供的全方位天线阵列，该天线阵列以小的成本，在保证测向能力的同时，形成了大范围的多径屏蔽能力，相邻两个定向天线组成的天线阵元间隔小，同天线数的情况下，具有最好的各项等效性，能适用于复杂环境。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。