阅读说明：本技术 全向天线系统及无人机监听设备 (Omnidirectional antenna system and unmanned aerial vehicle monitoring equipment ) 是由 汤一君 杨飞虎 胡孟 高志涛 于 2018-09-21 设计创作，主要内容包括：一种全向天线系统(100)及无人机监听设备。全向天线系统(100)包括沿预设方向排列的至少一个天线圆阵(40),所述至少一个天线圆阵(40)的中心共轴,每个所述天线圆阵(40)包括沿圆周均匀布设的多个相同频段的天线结构(50)。全向天线系统(100)通过将多个天线结构(50)沿圆周均匀设置,可实现水平面各个方向都有较好的全向辐射与信号接收能力以及抗干扰性能的高增益全向天线系统(100)。既可以解决普通无人机侦听设备侦听距离近、不同方向侦听能力差异明显的问题。同时,还可以解决普通无人机侦听设备易受电磁信号噪声干扰的问题。(An omnidirectional antenna system (100) and an unmanned aerial vehicle monitoring device. The omnidirectional antenna system (100) comprises at least one circular antenna array (40) arranged along a preset direction, the centers of the at least one circular antenna array (40) are coaxial, and each circular antenna array (40) comprises a plurality of antenna structures (50) which are uniformly distributed along the circumference and have the same frequency band. The omnidirectional antenna system (100) can realize the high-gain omnidirectional antenna system (100) with better omnidirectional radiation and signal receiving capability and anti-interference performance in all directions of a horizontal plane by uniformly arranging the plurality of antenna structures (50) along the circumference. The problem that the interception distance of the interception equipment of the common unmanned aerial vehicle is short and the interception capability difference in different directions is obvious can be solved. Meanwhile, the problem that the common unmanned aerial vehicle interception equipment is easily interfered by electromagnetic signal noise can be solved.)

全向天线系统及无人机监听设备

技术领域

本发明实施例涉及无人机技术领域，特别涉及一种全向天线系统及无人机监听设备。

背景技术

无人机作为目前比较热门的航拍设备，被越来越多的用户使用。但是，针对一些特定的场所区域，例如机场或是政府办公区域，无人机的使用就会带来一些困扰。

而目前普通无人机侦听设备普遍具有侦听距离近、不同方向侦听能力差异明显的问题。并且，普通无人机侦听设备易受电磁信号噪声干扰。

发明内容

本发明实施例提供一种全向天线系统及无人机监听设备，可实现水平面各个方向都有较好的全向辐射与信号接收能力以及抗干扰性能的高增益全向天线系统。

根据本发明实施例的第一方面，提供一种全向天线系统，包括沿预设方向排列的至少一个天线圆阵，所述至少一个天线圆阵的中心共轴，每个所述天线圆阵包括沿圆周均匀布设的多个相同频段的天线结构。

进一步地，相同频段的天线结构投影到同一圆周上的相邻两个所述天线结构与所述天线圆阵的圆心的连线之间的夹角小于预设角度。

进一步地，所述预设角度小于或等于所述天线结构的半功率波束宽度。

进一步地，所述天线结构的半功率波束宽度为25°。

进一步地，所述天线圆阵包括第一天线圆阵和第二天线圆阵，所述第一天线圆阵上的所述天线结构的频段大于所述第二天线圆阵上的所述天线结构的频段。

进一步地，所述天线圆阵包括一个所述第一天线圆阵和两个所述第二天线圆阵，所述第一天线圆阵的半径大致等于所述第二天线圆阵的半径。

进一步地，所述第一天线圆阵包括16个5.8G频段的天线结构。

进一步地，所述两个第二天线圆阵相互交错排列，每个所述第二天线圆阵包括8个2.4G频段的天线结构，投影到同一圆周上的相邻两个所述天线结构与所述天线圆阵的圆心的连线之间的夹角为22.5°。

进一步地，所述第一天线圆阵的天线结构包括输入端口和第一输出端口，所述第二天线圆阵的天线结构包括第二输出端口；

所述第二天线圆阵的天线结构的第二输出端口与所述第一天线圆阵的天线结构的输入端口连接，所述第一天线圆阵的天线结构的第一输出端口用于外部接收机连接。

进一步地，所述多个天线结构均以相同的倾斜角相对所述预设方向倾斜设置。

根据本发明实施例的第二方面，提供一种无人机监听设备，包括接收机、抱杆以及上述任一实施例的全向天线系统，所述全向天线系统装设于所述抱杆，所述全向天线系统通过连接线连接至所述接收机。

本发明实施例的全向天线系统，通过将多个天线结构沿圆周均匀设置，可实现水平面各个方向都有较好的全向辐射与信号接收能力以及抗干扰性能的高增益全向天线系统。既可以解决普通无人机侦听设备侦听距离近、不同方向侦听能力差异明显的问题。同时，还可以解决普通无人机侦听设备易受电磁信号噪声干扰的问题。

附图说明

图1是本发明实施例示出的一种无人机监听设备的立体示意图。

图2是本发明实施例示出的一种无人机监听设备的俯视图。

图3是本发明实施例示出的另一种无人机监听设备的立体示意图。

图4是本发明实施例示出的一种无人机监听设备仅示出一组天线圆阵的俯视图。

图5是本发明实施例示出的一种无人机监听设备示出两组天线圆阵的俯视图。

图6是本发明实施例示出的又一种无人机监听设备的立体示意图。

图7和图8是本发明实施例示出的一种无人机监听设备的5.8G频段的天线结构的立体示意图。

图9和图10是本发明实施例示出的一种无人机监听设备的2.4G频段的天线结构的立体示意图。

图11和图12是本发明实施例示出的一种无人机监听设备的5.8G频段的天线结构和2.4G频段的天线结构的连接示意图。

图13是本发明实施例示出的一种无人机监听设备仅示出连接装置的立体示意图。

图14是本发明实施例示出的一种无人机监听设备的连接装置的抱紧组件和环形支架的分解示意图。

图15是本发明实施例示出的一种无人机监听设备的连接装置的接地线路的结构示意图。

图16是本发明实施例示出的一种无人机监听设备的连接装置的安装组件和天线结构的连接示意图。

图17是图16的局部放大示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明实施例相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明实施例的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本发明实施例使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明实施例。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，本申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。除非另行指出，“前部”、“后部”、“下部”和/或“上部”等类似词语只是为了便于说明，而并非限于一个位置或者一种空间定向。“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而且可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。

本发明实施例提供一种全向天线系统及无人机监听设备，进而使天线系统实现水平面全向高增益的性能。下面结合附图，对本发明实施例的全向天线系统及无人机监听设备进行详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施方式中的特征可以相互组合。

参见图1和图2所示，示出了一种无人机监听设备的结构示意图。本发明的实施例提供一种全向天线系统100，可以作为该无人机监听设备的一部分，应用在机场、政府办公机构等需要对无人机进行监听和监管的区域内进行使用。所述全向天线系统100包括沿预设方向排列的至少一个天线圆阵40，所述至少一个天线圆阵40的中心共轴，每个所述天线圆阵40包括沿圆周均匀布设的多个相同频段的天线结构50。在本实施例中，所述天线结构50采用4×4天线阵列。所述全向天线系统100可以通过一连接装置300安装在符合一定高度要求的固定结构上，图中以抱杆90为例，那么所述预设方向就相当于是抱杆90的长度方向。所述全向天线系统100也可以与无人机的遥控设备连接，用于发送控制信号给无人机或接收无人机回传的信号。

本发明实施例的全向天线系统100，以天线阵列为基础，利用单个的天线阵列能够提高天线的增益，可以提高天线朝某个特定方向的辐射及接收信号的能力，将多个天线阵列沿圆周均匀设置，进而实现水平面各个方向都有较好的全向辐射与信号接收能力以及抗干扰性能的高增益全向天线系统100。既可以解决普通无人机侦听设备侦听距离近、不同方向侦听能力差异明显的问题。同时，还可以解决普通无人机侦听设备易受电磁信号噪声干扰的问题。

在一可选的实施方式中，相同频段的天线结构50投影到同一圆周上的相邻两个天线结构50与所述天线圆阵40投影到该圆周上的圆心的连线之间的夹角小于预设角度。可选地，所述预设角度小于或等于所述天线结构50的半功率波束宽度。在本实施例中，天线结构50的半功率波束宽度为25°。

本发明实施例的全向天线系统100，天线圆阵40的数量可以是一个或多个，不同的天线圆阵40可以采用相同频段的天线结构50或是不同频段的天线结构50，或是将采用不同频段的天线结构50的多个天线圆阵40组合使用。多个天线结构50组成的同一个天线圆阵可包含一种或多种频段的天线结构。

在图1和图2所示的例子中，全向天线系统100由相同频段的天线结构50组成，无人机常用的频段为2.4GHz和5.8GHz。在一些实施例中，天线圆阵40的数量是一个，可以采用5.8G频段的天线结构50，为了使全向天线系统100在水平面的综合方向图不圆度小于3dB，故采用16个天线结构50组成全向高增益天线系统，投影到同一圆周上的相邻的两个天线结构50与天线圆阵40的圆心的连线之间的夹角为22.5°，符合小于天线结构50的半功率波束宽度的要求。天线增益在15dBi左右时，辐射效率大于90％。当然，天线圆阵40也可以采用2.4G频段的天线结构50，由于天线结构50的半功率波束宽度为25°，为了实现360°范围内的高增益辐射，需要至少15个天线结构50，由于2.4G频段的天线结构50的尺寸较大，因此组成的天线圆阵40的直径较大，全向天线的整体尺寸也会相对较大。

参见图3至图5所示，为了减小采用2.4G频段的天线结构50造成全向天线系统100的整体尺寸较大的问题，天线圆阵40的数量可以是两个，每个天线圆阵40分别包括8个2.4G频段的天线结构50，并且两个天线圆阵40的8个天线结构50之间相互交错排列。天线增益在16dBi左右时，辐射效率大于93％。

这样，虽然每个天线圆阵40的天线结构50投影到同一圆周上的相邻的两个天线结构50与该天线圆阵40的圆心的连线之间的夹角为45°(如图4所示)，但由于两个天线圆阵40的8个天线结构50之间是相互交错排列的，因此两个天线圆阵40的全部天线结构50投影到同一圆周上的相邻的两个天线结构50与对应的天线圆阵40的圆心的连线之间的夹角仍然是22.5°(如图5所示)，同样符合小于天线结构50的半功率波束宽度的要求。

参见图6所示，在图6所示的例子中，全向天线系统100由两种不同频段的天线结构50组成。天线圆阵40包括第一天线圆阵41和第二天线圆阵42，所述第一天线圆阵41上的所述天线结构50的频段大于所述第二天线圆阵42上的所述天线结构50的频段。在本实施例中，第一天线圆阵41采用5.8G频段的天线结构50，第二天线圆阵42采用2.4G频段的天线结构50，这样组成的双频段全向天线系统具有更强的无人机侦听能力。

进一步地，第一天线圆阵41的数量为一个，包括16个5.8G频段的天线结构50。第二天线圆阵42的数量为两个，每个第二天线圆阵42均包括8个2.4G频段的天线结构50。这样，可以使第一天线圆阵41的半径大致等于第二天线圆阵42的半径。

并且，投影到同一圆周上的相邻的两个5.8G频段的天线结构50与第一天线圆阵41的圆心的连线之间的夹角为22.5°，全部的2.4G频段的天线结构50投影到同一圆周上的相邻的两个2.4G频段的天线结构50与对应的第二天线圆阵42的圆心的连线之间的夹角也是22.5°，均符合小于天线结构50的半功率波束宽度的要求。

参见图7和图8所示，在一可选的实施方式中，第一天线圆阵41的5.8G频段的天线结构50包括第一射频接头61，第一射频接头61包括输入端口53和第一输出端口54。参见图9和图10所示，第二天线圆阵42的2.4G频段的天线结构50包括第二射频接头62，第二射频接头62包括第二输出端口55。

参见图11和图12所示，2.4G频段的天线结构50的第二射频接头62的第二输出端口55与5.8G频段的天线结构50的第一射频接头61的输入端口53通过线缆连接，5.8G频段的天线结构50的第一射频接头61的第一输出端口54与外部接收机通过线缆连接。这样，通过2.4G频段的天线结构50的第二射频接头62的第二输出端口55与5.8G频段的天线结构50的第一射频接头61的输入端口53连接，再通过5.8G频段的天线结构50的第一射频接头61的第一输出端口54与接收机连接，接收机上只需要配置与5.8G频段的天线结构50连接的接口即可，而不必配置与2.4G频段的天线结构50连接的相应接口，以节约接收机的端口配置。

在一可选的实施方式中，所述多个天线结构50均以相同的倾斜角相对所述预设方向倾斜设置。即天线结构50的俯仰角度可调节，以适应复杂环境。例如，天线结构50可以相对抱杆90朝上倾斜设置，以检测特定区域内的无人机情况。

下面结合附图，对用于将全向天线系统100安装到抱杆90的连接装置300进行说明。

参见图13所示，所述连接装置300包括：抱紧组件10、环形支架20以及多个安装组件30。其中，抱紧组件10设有与抱杆90相适配的抱紧部11，抱紧组件10通过该抱紧部11与抱杆90连接。环形支架20位于所述抱紧组件10的外侧并与所述抱紧组件10固定连接。安装组件30的数量与天线结构50数量相等，多个安装组件30沿圆周均匀布设于所述环形支架20的外周面，并与多个全向天线一一对应地连接，以使得多个天线结构50组成所述全向天线系统100。全向天线系统100通过抱紧组件10的抱紧部11与抱杆90连接，就可以在机场、政府办公机构等需要对无人机进行监听和监管的区域内进行使用。

在一可选的实施方式中，所述抱紧组件10包括自抱杆90的两侧相互固定连接的第一抱紧结构12和第二抱紧结构13，所述第一抱紧结构12设有与抱杆90相适配的第一抱紧部14，所述第二抱紧结构13设有与抱杆90相适配的第二抱紧部15，所述第一抱紧部14和所述第二抱紧部15自抱杆90的两侧将抱杆90抱紧，以使得抱紧组件10与抱杆90相互固定。

参见图14所示，进一步地，所述第一抱紧结构12设有至少一个第一连接孔17，所述第二抱紧结构13设有与所述第一连接孔17位置及数量均对应的第二连接孔18，位置对应的所述第一连接孔17与所述第二连接孔18之间穿设有第一紧固件19，所述第一抱紧部14和所述第二抱紧部15自抱杆90的两侧相互扣合，然后通过第一紧固件19穿过第一连接孔17和第二连接孔18将第一抱紧部14和第二抱紧部15相互固定，进而将抱杆90抱紧。

在本实施例中，第一抱紧结构12的四角位置各开设一个第一连接孔17，第二抱紧结构13的四角位置也各开设一个第二连接孔18。第一紧固件19可以是螺栓和与螺栓配合的垫片及螺母。采用螺栓和螺母配合连接的方式，便于对第一抱紧结构12和第二抱紧结构13进行安装和拆卸。

另外，为了使第一抱紧结构12和第二抱紧结构13与抱杆90连接的更加牢固，第一抱紧结构12和第二抱紧结构13与抱杆90相贴合的表面均设有多个凹陷部16，能够增加第一抱紧结构12和第二抱紧结构13与抱杆90之间的抓紧力。在一可选的实施方式中，所述凹陷部16为半圆弧结构，与抱杆90的外圆周适配。

在一可选的实施方式中，所述环形支架20包括相互围合设置的第一环形架体21和第二环形架体22，所述第一环形架体21与所述第一抱紧结构12固接，所述第二环形架体22与所述第二抱紧结构13固接。

参见图15所示，进一步地，所述第一环形架体21的内表面沿圆周均匀布设有多个第一支撑结构23，所述第一支撑结构23的端部与所述第一抱紧结构12固接。所述第二环形架体22的内表面沿圆周均匀布设有多个第二支撑结构24，所述第二支撑结构24的端部与所述第二抱紧结构13固接。在本实施例中，第一支撑结构23和第二支撑结构24的数量均为三个，沿圆周均匀设置在环形支架20的第一环形架体21和第二环形架体22的内表面，使环形支架20和抱紧组件10之间连接的更加牢固，同时减轻整体的结构的重量。

在一可选的实施方式中，所述第一环形架体21与所述第二环形架体22之间通过第一接地线25连接导通，所述第一环形架体21和所述第二环形架体22中的任意一者通过第二接地线26与接地公共端连接，能搞达到良好的接地效果，可以防止全向天线系统100的设备损坏。

参见图15和图16所示，在一可选的实施方式中，所述安装组件30包括连杆31以及连接于所述连杆31两端的第一安装部32和第二安装部33，所述第一安装部32与所述环形支架20连接，所述第二安装部33与所述天线结构50连接。可选地，环形支架20的外周面设有和安装组件30的第一安装部32相互配合的安装部70，可选的，安装部70设有定位凹槽和一个或多个第一安装孔71，定位凹槽的大小和形状与第一安装部32的大小和形状适配，第一安装部32设有一个或多个与第一安装孔71一一对应的第二安装孔72，第一安装部32与对应的安装部70之间可以通过第一安装孔71和第二安装孔72用螺栓相互固定，进而将安装组件30与环形支架20相互连接。

进一步地，所述安装组件30的第二安装部33包括与所述连杆31连接的腹板34以及垂直连接于所述腹板34两端的两个翼板35，天线结构50上设有与翼板35相配合的两个连接板80，两个翼板35与天线结构50的两个连接板80一一对应地连接，进而将安装组件30与天线结构50相互连接。

参见图17所示，为了能够对天线结构50的角度进行调节，以使得天线结构50能够相对抱杆90倾斜设置，进而实现天线结构50的俯仰角度调节，以适应复杂环境。所述翼板35开设有定位孔36和弧形限位孔37，所述天线结构50设有与所述定位孔36配合的第一孔以及与所述弧形限位孔37配合的第二孔，所述第一孔和所述定位孔36内连接有第二紧固件81，所述第二孔和所述弧形限位孔37内连接有第三紧固件82，进而将天线结构50和安装组件30连接。此外，所述第三紧固件82可绕所述第二紧固件81在所述弧形限位孔37中运动。即相当于天线结构50可以第二紧固件81为转轴进行转动，以带动第三紧固件82在所述弧形限位孔37中运动，进而改变天线结构50的安装角度，以达到天线结构50能够相对抱杆90倾斜设置的目的。可选地，第二紧固件81和第三紧固件82均可采用螺栓。

进一步地，所述弧形限位孔37的两个侧端部与所述定位孔36的连线之间的夹角为大于或等于40°，也就是说，天线结构50既可以相对抱杆90朝上倾斜设置至最大20°，也可以相对抱杆90朝下倾斜设置至最大20°，调节角度可以根据实际需要设置。为了能够精确地调节天线结构50的安装角度，所述翼板35还设有与所述弧形限位孔37的弧度相对应的角度刻度盘38。

本发明的实施例还提供一种无人机监听设备200，包括接收机、抱杆90以及上述实施例和实施方式中所描述的全向天线系统100，所述全向天线系统100可以通过上述实施例和实施方式中所描述的连接装置300装设于所述抱杆90，所述全向天线系统100通过连接线连接至所述接收机。需要说明的是，上述实施例和实施方式中关于全向天线系统100和连接装置300的描述，同样适用于所述无人机监听设备200。

本发明实施例的无人机监听设备200，通过全向天线系统100能够实现水平面各个方向都有较好的全向辐射与信号接收能力以及抗干扰性能。既可以解决普通无人机侦听设备侦听距离近、不同方向侦听能力差异明显的问题。同时，还可以解决普通无人机侦听设备易受电磁信号噪声干扰的问题。可以在例如机场、政府办公机构等需要对无人机进行监管的区域内使用，对无人机进行监听和监管。

以上所述仅是本发明实施例的较佳实施例而已，并非对本发明实施例做任何形式上的限制，虽然本发明实施例已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明实施例，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明实施例技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明实施例技术方案的内容，依据本发明实施例的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明实施例技术方案的范围内。

本专利文件披露的内容包含受版权保护的材料。该版权为版权所有人所有。版权所有人不反对任何人复制专利与商标局的官方记录和档案中所存在的该专利文件或者该专利披露。