對于高速巡航的無人機來說，最好有小型的空氣動力天線來限制阻力，但仍能提供足夠的帶寬和覆蓋范圍。清華大學研究員張志軍指出，劍形天線在空氣動力方面是有益的，但這種設計有一個主要的限制。
傳統的刀形天線會產生甜甜圈形狀的輻射模式，提供全方位的覆蓋，是空對地通信的理想選擇。然而，一個甜甜圈形狀的圖案在它的頂點是空的，”張解釋道。
雖然這種環形輻射圖足以幫助無人機與地面通信系統交換信號，但是在嘗試與衛星建立通信時（也稱為“半球覆蓋”），無人機正上方的“盲區”是有問題的。因此，Zhang和他的團隊創造了一種新穎的類似軍刀的天線設計，該設計也可以在天線正上方提供信號。
為此，研究人員在設計中加入了兩個金屬散熱器。第一個是單極子，它以全向模式垂直于地面。第二個是偶極子，它以寬邊方向與地面平行-產生了一個信號，該信號填充了傳統天線的盲點。張說：“這兩個輻射器不僅產生兩種工作模式和所需的輻射圖，而且還提供了額外的電容器負載效應，從而縮小了天線尺寸。”“天線可以即時在兩種模式之間切換，從而提供了最高的半球覆蓋范圍。”
仿真和測試表明，該設計可以實現大約20％的帶寬，這甚至使設計背后的研究人員都感到驚訝。張說，之所以發生這種效率，是因為兩種模式都使用了兩個散熱器。
“據我們所知，這是實現具有上半球覆蓋范圍和機載衛星通信可接受的增益的緊湊型飛機天線的第一步。接下來，我們打算設計一種只有一種模式的更簡單的飛機天線，”張說，并指出這可能會犧牲一些帶寬。
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