新興智能蒙皮天線技術的資料介紹

　　區(qū)別于傳統(tǒng)相控陣天線設計技術，本文探討了智能蒙皮天線新技術。給出了智能蒙皮天線的內涵，提出了智能蒙皮天線的體系構架。從未來新一代戰(zhàn)機的軍事需求和戰(zhàn)術性能入手，詳細地分析了智能蒙皮天線的封裝功能層、射頻功能層、以及控制與信號處理功能層的實現方式。針對新一代機載平臺的應用需求，深入地研究了智能蒙皮天線的關鍵技術和實現方法。

　　傳統(tǒng)天線的設計方式很難再適應新一代飛機作戰(zhàn)模式和功能的需求。最近幾年興起的共形承載天線（CLAS）能很好地解決機載平臺氣動/隱身的問題［1］。然而，這種CLAS 僅僅考慮了與飛機蒙皮的共形設計和結構力學的問題，在性能方面沒有實現天線的智能化。自二十世紀八十年代美國空軍提出智能蒙皮這項具有創(chuàng)新意識的新技術構想之后，美國空軍、海軍等科研機構都投入大量人力和物力進行可行性預研。在此基礎上，Baratault 和Josefsson 等人提出了未來智能蒙皮天線的設想［2-3］，在繼承相控陣天線技術的基礎上，通過設備后端的控制與信號處理單元來實現天線波束的自適應，然后這種方式實現天線的智能化是有限的。本文提出了一個新的設計方法：天線的自適應不僅可以依靠設備后端的控制與信號處理單元來完成，而且可以在射頻功能層實現輻射/散射特性可重構，即在射頻功能層增加一維自由度。與傳統(tǒng)天線不一樣的是它不僅能實現設備和天線結構的高度融合，而且能實現射頻功能層的電磁特性動態(tài)調控，突破了相控陣天線僅僅依靠后端的控制與信號處理單元來實現天線波束自適應。本文從新一代戰(zhàn)機的軍事需求和戰(zhàn)術性能入手，詳細地論證了智能蒙皮天線的體系構架，分析了智能蒙皮天線的封裝功能層、射頻功能層、以及控制與信號處理功能層的構建方式，研究了智能蒙皮天線的關鍵技術和實現方法，為后期進一步研究智能蒙皮天線奠定了技術基礎。

　　1、智能蒙皮天線體系構架

　　智能蒙皮是指在航天器、軍艦或者潛艇的外殼中嵌入智能結構，其中包含天線、微處理控制系統(tǒng)和驅動元件，可用于監(jiān)視、預警、隱身、通信、火控等。目前的研究方向主要是在航天器上的應用。智能蒙皮天線的兩個特征是“蒙皮”和“智能”?！懊善ぁ蓖怀鎏炀€的共形和承載功能。“智能”突出天線的自適應性，能夠根據外界的電磁環(huán)境產生所需要的輻射/散射特性。智能蒙皮天線要實現這些功能，就必須采用與載體表面共形的多層復合介電材料，在復合材料的預裝階段，在各層之間嵌入大量形狀各異或周期性放置的金屬貼片、傳感器、微機電系統(tǒng)（MEMS）、TR 電路、饋電網絡、傳動裝置、以及冷卻通道等，形成結構復雜的多層共形陣列結構。根據智能蒙皮天線的功能組成方式，可把智能蒙皮天線劃分為封裝功能層、射頻功能層、控制與信號處理功能層，如圖1 所示。