一种天线及无人飞行器的制作方法

本发明实施例涉及天线技术领域，特别是涉及一种天线及无人飞行器。

背景技术：

天线是用来发射或接收电磁波的通信元件，被广泛应用在无线通信电子设备中。随着机器人、无人飞行器的兴起，天线不断向着小型化方向发展。微带天线是在带有接地板的介质基板上贴导体贴片所构成的天线，利用同轴线馈电，使导体贴片和接地板间激励起电磁场，利用缝隙向外辐射，具有剖面低、尺寸小、重量轻、成本低、设计灵活多样化等优点。

现有的在无人机上安装的天线，一般为2.4ghz和/或5.8ghz微带天线。目前，900m天线以及类似的低频天线由于其具有较好的接收增益和抗干扰能力，也逐渐被应用于无人机上，但该类型的天线尺寸较大，只能放置于无人机外部，使其使用受到了一定影响。

技术实现要素：

本发明实施例主要解决的技术问题是提供一种天线及无人飞行器，缩小了天线的尺寸以及增加了天线的带宽，能够安装于无人飞行器内部。

本发明采用的一个技术方案是：第一方面，提供一种天线，所述天线设置于无人飞行器内部，所述天线包括：

天线顶板；

接地板；

馈电单元，所述馈电单元的一端与所述天线顶板连接，所述馈电单元的另一端为馈电端；以及

接地单元，所述接地单元的一端与所述天线顶板连接，所述接地单元的另一端与所述接地板连接，所述接地板和所述天线顶板相互平行。

可选地，所述天线还包括垂直于所述接地板的金属扩展片，所述金属扩展片与所述天线顶板之间设置有间隙。

在一实施例中，所述天线包括多个所述金属扩展片，多个所述金属扩展片沿所述天线顶板的外周均匀设置。

可选地，所述天线还包括同轴线，所述同轴线包括外导体和内导体，所述内导体连接于所述馈电单元的馈电端，所述外导体连接于所述接地板。

在一实施例中，所述天线还包括基板；

其中，所述接地板上设置有第一通孔，所述基板上对应设置有第二通孔，所述馈电单元的馈电端位于所述第一通孔和所述第二通孔内。

可选地，所述天线顶板和所述馈电单元垂直连接。

可选地，所述天线顶板为圆形顶板、矩形顶板、椭圆形顶板或六边形顶板。

在一实施例中，所述接地单元包括两根接地耦合针，所述两根接地耦合针分别设置在所述天线顶板的两侧。

可选地，所述天线(100)为900mhz微带天线。

第二方面，提供一种无人飞行器，包括：

机身；

与机身连接的机臂；

设置在所述机臂上的动力组件，所述动力组件包括电机以及与所述电机连接的螺旋桨；以及

设置在所述机身内部或者机臂内部的如上所述的天线；

其中，在所述无人飞行器水平飞行时，所述天线的天线顶板朝向地面。

本发明实施例的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明实施例的天线包括天线顶板、馈电单元、接地单元和接地板，其中，馈电单元的一端与天线顶板连接，馈电单元的另一端为馈电端，天线顶板和馈电单元形成单级子天线结构；接地单元的一端与天线顶板连接，接地单元的另一端与接地板连接，接地板和天线顶板相互平行设置，通过采用单极子天线变形的形式，增加天线顶板和接地单元，缩小了天线的尺寸，尤其是降低了天线的高度，实现了天线的小型化，使其能够安装于无人飞行器内部，进一步地，接地单元的存在还能够增加天线的带宽。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是本发明实施例提供的天线的示意图；

图2是本发明实施例提供的同轴线与接地板和馈电单元连接的示意图；

图3是本发明实施例提供的天线安装于无人飞行器内部的示意图；

图4是本发明另一实施例提供的天线安装于无人飞行器内部的示意图；

图5是本发明实施例提供的天线的散射参数示意图；

图6是本发明实施例提供的天线在900mhz的方向图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本发明。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

图1-2为本发明一实施例提供的天线100的示意图。该天线100可以安装于无人飞行器内部。该天线100包括天线顶板10、馈电单元20、接地单元30和接地板40。馈电单元20和接地单元30设置在天线顶板10和接地板40之间。

其中，馈电单元20的一端与天线顶板10连接，馈电单元20的另一端为馈电端，馈电端可选地与同轴线60连接。天线顶板10和馈电单元20形成单级子天线结构。

接地单元30的一端与天线顶板10连接，接地单元30的另一端与接地板40连接。接地板40和天线顶板10可以是平面板，也可以是曲面板。在一种实施方式中，接地板40和天线顶板10相互平行。在另一种实施方式中，接地板40也可以相对于天线顶板10倾斜，与天线顶板10保持一定的倾角。

在一种实施方式中，接地板40设置在基板200的上方，接地板40为金属片或金属涂层，可通过光刻腐蚀方法形成于基板200的表面，或者直接将金属介质固定于上述基板200的表面，形成接地板40。

上述基板200为绝缘介质，可为塑料板，如聚碳酸酯(polycarbonate，pc)板或者为由fr4等级的材质制成的基板。具体的，fr4是一种耐燃材料等级的代号，所代表的意思是树脂材料经过燃烧状态必须能够自行熄灭的一种材料规格，它不是一种材料名称，而是一种材料等级，目前所用的fr4等级材料有非常多的种类，例如，以所谓的四功能(tera-function)的环氧树脂加上填充剂(filler)以及玻璃纤维所做出的复合材料。

在本实施例中，上述基板200可以设置于可移动物体内部，该可移动物体包括无人飞行器、机器人、船等等。例如，可以设置于无人飞行器内部(如图3所示)。可以理解的是，上述基板200也可以是无人飞行器内部的任何绝缘性部件，例如，无人飞行器的机身或者机臂等。本实施例通过采用单极子天线变形的形式，增加天线顶板10和接地单元30，缩小了天线的尺寸，尤其是降低了天线的高度，实现了天线的小型化，使其能够安装于无人飞行器内部，进一步地，接地单元30的存在还能够增加天线的带宽。

在一些实施方式中，该天线100还包括垂直于接地板40的金属扩展片50，金属扩展片50与天线顶板10之间设置有间隙。金属扩展片50与天线顶板10之间的距离可以预先设定。

金属扩展片50用于作为天线辐射体的扩展，使得天线性能更加稳定。可选地，为使金属扩展片50与接地板40形成良好的接触，金属扩展片50与接地板40连接的一端设置有下折边51，用于增加与接地板40的接触面积。

金属扩展片50可以为矩形、椭圆形、梯形等各种平面结构，也可以为弧形、波浪形、锯齿形等各种非平面结构。

可以设置一个或多个金属扩展片50，在设置多个金属扩展片50时，多个金属扩展片50可以设置在天线顶板10的一侧，或者沿天线顶板10的外周均匀设置。例如，当设置有2个金属扩展片50时，这2个金属扩展片50可以设置在天线顶板10的同一侧，且2个金属扩展片50之间保持预设的距离，也可以将这2个金属扩展片分别设置在天线顶板10的相对的两侧，分别与天线顶板10保持预先设置的距离。在本发明实施例中，“多个”代表“至少2个”。

在一些实施方式中，在设置多个金属扩展片50时，每个金属扩展片50的形状都相同，例如，都为矩形。而在另一些实施方式中，这些金属扩展片50的形状可以不同，例如，一些金属扩展片50为矩形，一些金属扩展片50为椭圆形。

本发明实施例中，天线100通过天线顶板10直接发射和接收无线电频率。如图1所示，天线顶板10为圆形顶板。但本发明并不限于此，在其他的一些实施方式中，天线顶板10可根据不同的需求，相应地变化形状，如采用矩形顶板、椭圆形顶板或六边形顶板等。

可选地，天线顶板10和馈电单元20垂直连接，亦即，馈电单元20和接地板40相互垂直，以降低馈电单元20的剖面高度。

可选地，馈电单元20与天线顶板10连接的一端设置有上折边21，用于增加与天线顶板10的接触面积，使得馈电单元20的一端与天线顶板10形成良好的接触。可以理解的是，除图中示出的倒三角形结构外，馈电单元20也可以采用其他形状，如矩形、梯形、椭圆形等，通过改变馈电单元20的形状能够调整天线的匹配。

接地单元30可以采用接地耦合针、接地金属片、接地金属柱等形式。进一步地，接地单元30可以设置一个或多个，本实施例对此不予限定。在接地单元30设置多个时，多个接地单元30可以设置在天线顶板10的两侧，或者沿天线顶板10的侧边均匀设置。接地单元30可以与天线顶板10垂直连接，也可以与天线顶板10保持预设的倾角。

在一实施方式中，天线顶板10为圆形顶板，圆形顶板的两侧设置有支耳，接地单元30为两根接地耦合针，两根接地耦合针分别穿出支耳后固定在圆形顶板的两侧。天线顶板10上支耳的数量大于或者等于接地单元30的数量。

在一些实施方式中，该天线100还包括同轴线60，如图2所示。同轴线60的一端剥去外被、编织层，可获得外导体61，继续剥去透明薄膜绝缘层62，可获得内导体63。内导体63连接于馈电单元20的馈电端，外导体61连接于接地板40。

可选地，接地板40上设置有第一通孔41，基板200上对应设置有第二通孔201，馈电单元20的馈电端位于第一通孔41和第二通孔201内，进一步降低天线100的高度。

如图4所示，可直接利用无人飞行器300的内部空间，将天线100内置于无人飞行器300的机身壳体内或者机臂内，实现天线100与飞行器的内部结构共形。在无人飞行器300水平飞行时，天线顶板10朝向地面，即天线顶板10在下，接地板40在上。

该无人飞行器300包括机身310、与机身310相连的至少3个机臂320、位于每个机臂320上的动力组件330。其中，该机身310或者机臂320包含有中空的壳体。该天线100可以设置于机身310的壳体内，也可以设置在机臂320的壳体内。该动力组件330包括电机331(如，无刷电机)以及与电机331连接的螺旋桨332。可选地，该无人飞行器300还包括与机身310底部或者机臂320连接的起落架340。

请参阅图5，本实施例提供的天线100可工作在890mhz-1200mhz，带宽为310mhz，远远大于常见的900mhz天线的带宽，显著增加了天线的带宽，可满足常用的900mhz频段的覆盖。

请参阅图6，本实施例提供的天线100在900mhz的最大辐射方向为水平方向区域，满足无人飞行器的使用需求，且其高度仅为25mm，显著低于常规900mhz天线的高度。

需要说明的是，本实施例提供的天线100的工作频段为900mhz，其亦可用于其他无线通信的频段。

需要说明的是，本发明的说明书及其附图中给出了本发明的较佳的实施例，但是，本发明可以通过许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例，这些实施例不作为对本发明内容的额外限制，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。并且，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施例，均视为本发明说明书记载的范围；进一步地，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。