本發(fā)明實施例涉及無人機領域，尤其涉及一種天線及無人機。

背景技術：

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

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

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明實施例提供一種天線及無人機，以避免金屬結構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構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構對天線單元在高頻段的輻射方向的干擾，避免了金屬結構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)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術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，對于本領域普通技術人員來講，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)有技術中天線和金屬結構的示意圖；

圖1b為現(xiàn)有技術中天線和金屬結構的俯視圖；

圖1c為現(xiàn)有技術中天線在低頻段的匹配特性；

圖1d為現(xiàn)有技術中天線在高頻段的匹配特性；

圖1e為現(xiàn)有技術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)有技術中天線在高頻段的輻射方向圖；

圖1g為現(xiàn)有技術中天線加一個寄生單元的示意圖；

圖1h為現(xiàn)有技術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構圖；

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構圖。

附圖標記：

1-天線2-金屬結構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-支撐設備104-拍攝設備

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

下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術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?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(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和科學術語與屬于本發(fā)明的技術領域的技術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。本文所使用的術語“及/或”包括一個或多個相關的所列項目的任意的和所有的組合。

下面結合附圖，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)有技術中，無人機、機器人、地面站、電臺、基站等設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、基站等設備還需要設置有復雜的金屬結構或者類似于良導體的結構，而金屬結構或者類似于良導體的結構可能對天線的輻射方向造成影響，如圖1a所示，結構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，結構2表示金屬結構，以無人機為例，該金屬結構2可以是無人機機身的金屬結構，具體可以是機翼部分的金屬結構，也可以是腳架部分的金屬結構，還可以是機身其他部分的金屬結構。圖1b所示為天線1和金屬結構2的俯視圖，如圖1a所示，金屬結構2位于天線1的上方，例如右上方，且金屬結構2和天線1成垂直角度，在圖1b中，從俯視角度看，金屬結構2遮擋了天線1。圖1a和圖1b所示的位置關系只是天線和金屬結構可能的多種位置關系中的一種，實際情況，天線和金屬結構的相對角度不局限于相互垂直，天線與金屬結構之間的距離不局限于固定值，天線的長度以及金屬結構的形狀也不局限于如圖1a和圖1b所示的。

當天線和金屬結構的位置關系，如圖1a和圖1b所示的位置關系時，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，金屬結構會對天線造成干擾，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與金屬結構2的距離大致為半個波長，故天線1在高頻段受到金屬結構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構的影響，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可消除金屬結構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)存在金屬結構2，金屬結構2可能是無人機機身的金屬結構，因此，天線1在金屬結構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構，而實際應用中，若天線1的輻射方向偏向機身的金屬結構，可能會導致天線1性能的下降。因此，實際應用中，并不希望天線1的輻射方向偏向干擾源，例如金屬結構。

針對上述問題，本發(fā)明實施例提供一種天線。該天線可應用于無人機、機器人、地面站、電臺、基站等設備，圖2為本發(fā)明實施例提供的天線的結構圖，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，結構2表示金屬結構，以無人機為例，該金屬結構2可以是無人機機身的金屬結構，具體可以是機翼部分的金屬結構，也可以是腳架部分的金屬結構，還可以是機身其他部分的金屬結構。

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，以消除金屬結構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，以消除金屬結構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可以設置在距離天線單元11在第一預定距離之內(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定長度，或者，第一寄生單元3的長度可以根據(jù)金屬結構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可以設置在距離天線單元11在第二預定距離之內(nèi)的位置，另外，第二寄生單元4的長度可以是第二預定長度，或者，第二寄生單元4的長度可以根據(jù)金屬結構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可依次設置在天線單元11的正前方，以達到抵消金屬結構對天線單元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之間的位置關系可以不局限于如圖2所示的位置關系，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構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構對天線單元在高頻段的輻射方向的干擾，避免了金屬結構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。該天線可應用于無人機、機器人、地面站、電臺、基站等設備，在上述實施例的基礎上，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的結構緊湊簡單，第一寄生單元3設置在距離天線單元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、干擾源例如金屬結構2確定，如前所述，金屬結構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可通過固定結構如塑料支架連接，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可通過固定結構如塑料支架連接，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的固定結構如塑料支架，以及連接天線單元11和第二寄生單元4的固定結構如塑料支架是同一個固定結構如塑料支架。

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的固定結構如塑料支架，以及連接天線單元11和第二寄生單元4的固定結構如塑料支架是分別獨立的兩個固定結構如塑料支架。

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)，通過靈活設置第一寄生單元和第二寄生單元，不僅可以降低金屬結構對天線單元的干擾，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構圖，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、支撐設備102、拍攝設備104，其中，支撐設備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構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構對天線單元在高頻段的輻射方向的干擾，避免了金屬結構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)，通過靈活設置第一寄生單元和第二寄生單元，不僅可以降低金屬結構對天線單元的干擾，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。

本領域技術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)部結構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過程，在此不再贅述。

最后應說明的是：以上各實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案，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，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術方案的范圍。