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新兴智能蒙皮天线技术的资料介绍
彭友旺
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区别于传统相控阵天线设计技术，本文探讨了智能蒙皮天线新技术。给出了智能蒙皮天线的内涵，提出了智能蒙皮天线的体系构架。从未来新一代战机的军事需求和战术性能入手，详细地分析了智能蒙皮天线的封装功能层、射频功能层、以及控制与信号处理功能层的实现方式。针对新一代机载平台的应用需求，深入地研究了智能蒙皮天线的关键技术和实现方法。
传统天线的设计方式很难再适应新一代飞机作战模式和功能的需求。最近几年兴起的共形承载天线（CLAS）能很好地解决机载平台气动/隐身的问题［1］。然而，这种CLAS 仅仅考虑了与飞机蒙皮的共形设计和结构力学的问题，在性能方面没有实现天线的智能化。自二十世纪八十年代美国空军提出智能蒙皮这项具有创新意识的新技术构想之后，美国空军、海军等科研机构都投入大量人力和物力进行可行性预研。在此基础上，Baratault 和Josefsson 等人提出了未来智能蒙皮天线的设想［2-3］，在继承相控阵天线技术的基础上，通过设备后端的控制与信号处理单元来实现天线波束的自适应，然后这种方式实现天线的智能化是有限的。本文提出了一个新的设计方法：天线的自适应不仅可以依靠设备后端的控制与信号处理单元来完成，而且可以在射频功能层实现辐射/散射特性可重构，即在射频功能层增加一维自由度。与传统天线不一样的是它不仅能实现设备和天线结构的高度融合，而且能实现射频功能层的电磁特性动态调控，突破了相控阵天线仅仅依靠后端的控制与信号处理单元来实现天线波束自适应。本文从新一代战机的军事需求和战术性能入手，详细地论证了智能蒙皮天线的体系构架，分析了智能蒙皮天线的封装功能层、射频功能层、以及控制与信号处理功能层的构建方式，研究了智能蒙皮天线的关键技术和实现方法，为后期进一步研究智能蒙皮天线奠定了技术基础。
1、智能蒙皮天线体系构架
智能蒙皮是指在航天器、军舰或者潜艇的外壳中嵌入智能结构，其中包含天线、微处理控制系统和驱动元件，可用于监视、预警、隐身、通信、火控等。目前的研究方向主要是在航天器上的应用。智能蒙皮天线的两个特征是“蒙皮”和“智能”。“蒙皮”突出天线的共形和承载功能。“智能”突出天线的自适应性，能够根据外界的电磁环境产生所需要的辐射/散射特性。智能蒙皮天线要实现这些功能，就必须采用与载体表面共形的多层复合介电材料，在复合材料的预装阶段，在各层之间嵌入大量形状各异或周期性放置的金属贴片、传感器、微机电系统（MEMS）、TR 电路、馈电网络、传动装置、以及冷却通道等，形成结构复杂的多层共形阵列结构。根据智能蒙皮天线的功能组成方式，可把智能蒙皮天线划分为封装功能层、射频功能层、控制与信号处理功能层，如图1 所示。
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