El desarrollo de antenas de bocina de laminado revestido de cobre para radar de apertura sintética interferométrica de drones
Autores: Carpenter, Anthony; Lawrence, James A.; Ghail, Richard; Mason, Philippa J.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
El desarrollo de antenas de bocina de laminado revestido de cobre para radar de apertura sintética interferométrica de drones
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Radar interferométrico
Radar de apertura sintética
Dron
Antenas
CCL/PCB
Aplicaciones de radar
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
El radar de apertura sintética interferométrico (InSAR) es una técnica activa de teledetección que utiliza datos satelitales para cuantificar la deformación de la superficie terrestre y estructural. El InSAR con drones debería proporcionar resoluciones de datos espacio-temporales mejoradas y flexibilidad operativa. Esto requiere el desarrollo de hardware de radar personalizado para el despliegue en drones, incluyendo antenas para la transmisión y recepción de señales electromagnéticas de microondas. Presentamos el diseño, simulación, fabricación y prueba de dos antenas de bocina de laminado de cobre (CCL)/placa de circuito impreso (PCB) ligeras y económicas para radar en banda C desplegadas en el dron DJI Matrice 600 Pro. Esta es la primera demostración de antenas de bocina fabricadas a partir de CCL, y la primera visión completa del desarrollo de antenas para aplicaciones de radar en drones. Las dimensiones están optimizadas para la ganancia deseada y la frecuencia central de 19 dBi y 5.4 GHz, respectivamente. El S11, la directividad/ganancia y los anchos de haz a media potencia (HPBW) se simulan en MATLAB, con las antenas probadas en una cámara anecoica electromagnética de radiofrecuencia (RF) utilizando un analizador de red vectorial (VNA) calibrado para comparación. Las antenas son altamente directivas con ganancias de 15.80 y 16.25 dBi, respectivamente. La reducción en la ganancia en comparación con el valor simulado se atribuye a un desplazamiento de frecuencia resonante causado por la alimentación de entrada de latón que aumenta las dimensiones eléctricas. El S11 medido y el HPBW en azimut cumplen o superan los resultados simulados. Una ligera disparidad en el rendimiento entre las dos antenas se atribuye a artefactos menores de los procesos de fabricación y prueba. Se presenta la incorporación de las antenas en la carga útil del dron. En general, ambas antenas satisfacen nuestros criterios de rendimiento y destacan el potencial del CCL/PCB/FR-4 como un material ligero y económico para la producción de antenas personalizadas en radar de drones y otras aplicaciones de antenas.
Descripción
El radar de apertura sintética interferométrico (InSAR) es una técnica activa de teledetección que utiliza datos satelitales para cuantificar la deformación de la superficie terrestre y estructural. El InSAR con drones debería proporcionar resoluciones de datos espacio-temporales mejoradas y flexibilidad operativa. Esto requiere el desarrollo de hardware de radar personalizado para el despliegue en drones, incluyendo antenas para la transmisión y recepción de señales electromagnéticas de microondas. Presentamos el diseño, simulación, fabricación y prueba de dos antenas de bocina de laminado de cobre (CCL)/placa de circuito impreso (PCB) ligeras y económicas para radar en banda C desplegadas en el dron DJI Matrice 600 Pro. Esta es la primera demostración de antenas de bocina fabricadas a partir de CCL, y la primera visión completa del desarrollo de antenas para aplicaciones de radar en drones. Las dimensiones están optimizadas para la ganancia deseada y la frecuencia central de 19 dBi y 5.4 GHz, respectivamente. El S11, la directividad/ganancia y los anchos de haz a media potencia (HPBW) se simulan en MATLAB, con las antenas probadas en una cámara anecoica electromagnética de radiofrecuencia (RF) utilizando un analizador de red vectorial (VNA) calibrado para comparación. Las antenas son altamente directivas con ganancias de 15.80 y 16.25 dBi, respectivamente. La reducción en la ganancia en comparación con el valor simulado se atribuye a un desplazamiento de frecuencia resonante causado por la alimentación de entrada de latón que aumenta las dimensiones eléctricas. El S11 medido y el HPBW en azimut cumplen o superan los resultados simulados. Una ligera disparidad en el rendimiento entre las dos antenas se atribuye a artefactos menores de los procesos de fabricación y prueba. Se presenta la incorporación de las antenas en la carga útil del dron. En general, ambas antenas satisfacen nuestros criterios de rendimiento y destacan el potencial del CCL/PCB/FR-4 como un material ligero y económico para la producción de antenas personalizadas en radar de drones y otras aplicaciones de antenas.