吸波材在無人機應用上的解決方案

無人機（Unmanned Aerial Vehicle, UAV）在民用與軍用領域取得快速發展，涵蓋航拍、農業、物流、測繪、環境監測、邊境巡防及戰術偵察等應用。無人機內部結合導航、通訊、感測模組與飛控系統，高速資料傳輸與多頻 RF 訊號並存，使系統易受到電磁干擾（EMI）影響。再者，無人機結構受限、模組密度高，加上多旋翼馬達與高速驅動器產生的電磁雜訊，使 EMI 問題更為複雜。吸波材（Electromagnetic Absorber）因此成為提升無人機可靠度與任務成功率的重要解決方案。

一、無人機面臨的 EMI 挑戰

1. 多頻通訊共存
   UAV 需同時使用 GPS、Wi-Fi、LTE/5G、LoRa 或軍規無線電，系統間易互相干擾，造成連線不穩。

2. 導航系統受干擾
   IMU、磁力計、GPS 模組對 EMI 非常敏感，受干擾後可能造成定位誤差，甚至飛行失控。

3. 高速馬達驅動器雜訊
   ESC 與馬達切換產生寬頻雜訊，會耦合至感測器與通訊線路。

4. 結構空間小、整合密集
   電力系統、天線、感測器集中在有限空間，近場耦合嚴重。

5. 外部電磁環境複雜
   工業區、基地台等環境會造成額外干擾。

若電磁問題未妥善處理，可能造成：

• GPS 訊號弱或漂移

• IMU/磁力計誤判

• 視訊傳輸延遲

• 通訊中斷

• 自動返航或墜落
  影響任務成果甚至造成安全風險。

二、吸波材原理與特性

吸波材利用磁性損耗或介電損耗將電磁波轉化為熱能，達到吸收效果；其主要特點包括：

• 可薄型（0.05–1 mm）

• 可裁切、易安裝

• 重量輕，不影響飛行承載

• 寬頻吸收（MHz–GHz）

• 可局部補強
  非常符合 UAV 空間緊縮、重量敏感之需求。

種類包含：

• 磁性吸波材：適合抑制馬達驅動與數位雜訊

• 介電吸波材：適用高頻 RF、天線隔離

• 複合型吸波材：提供寬頻防護

三、吸波材在 UAV 的解決方案

1. GPS / IMU / 磁力計保護

將吸波材貼附於導航模組周邊，可：

• 降低雜訊耦合

• 防止馬達與 ESC 的 EMI 影響
  提升定位與姿態估算精度。

2. 通訊模組 RF 隔離

在 Wi-Fi、5G、LoRa、遙控系統天線附近配置吸波材可：

• 降低天線間互擾

• 提升訊號穩定性
  確保通訊不中斷。

3. 馬達與 ESC（電調）噪聲抑制

ESC switching noise 是 UAV EMI 主要來源，吸波材可：

• 貼於 ESC 與馬達周邊

• 降低寬頻雜訊產生
  保護敏感感測器。

4. 高速傳輸線路保護

攝像與控制訊號（HDMI、SerDes、FPV 影像傳輸）對 EMI 敏感；吸波材可用於：

• 高速 IC 周圍

• 連接器處
  以減少影像延遲與失真。

5. 機身結構吸波

在機身內部採用吸波材覆蓋，可降低：

• 反射

• 附近模組耦合
  提升整體電磁環境穩定。

四、導入吸波材效益

✔ 增加 GPS / IMU 導航精準度
✔ 提升通訊與影像傳輸穩定性
✔ 減少 ESC / 馬達干擾
✔ 降低感測器故障與誤判
✔ 提高任務成功率
✔ 支援後期 EMC 問題補救
✔ 重量輕，不影響續航

吸波材可與金屬屏蔽、接地設計、濾波搭配使用以達最佳效果。

五、結論

無人機因高度整合多種通訊、導航與控制模組，並伴隨高速馬達與功率元件，使 EMI 問題複雜且關鍵。吸波材具備輕量化、薄型、可局部改善及寬頻吸收特性，可有效抑制 ESC 與馬達雜訊、提升 GPS 與 IMU 精度、改善 RF 通訊品質並維持系統穩定。
隨著 UAV 技術朝向更高頻、智慧化與自主飛行發展，吸波材將持續扮演 UAV 電磁管理中關鍵角色，是提升可靠性與任務成功率的重要解決方案。