基于嵌入式光纤光栅的智能蒙皮天线电补偿系统设计与实现

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近年来,随着复合材料和通信技术的快速发展,基于复合材料的蒙皮天线得到了国内外的广泛关注。相比于传统的相控阵天线,蒙皮天线集天线阵列、防护蒙皮和传感元件于一体,不但能够承载和微波通信,而且增强了气动性能和隐身性能。蒙皮天线在工作时,外界气动、振动等因素会引起蒙皮天线阵面的变形,进而导致天线增益下降,波束指向偏差,因此必须要对其改变的电性能进行补偿。针对国内外设计的蒙皮天线无法自动补偿电性能的问题,本文研制了具有状态智能感知、电性能自动调控的智能蒙皮天线电补偿系统。  本文设计的基于嵌入式光纤光栅的智能蒙皮天线电补偿系统,由“智能蒙皮天线+硬件电路+软件平台”组成,通过软件平台和硬件电路实现自动调控天线的电性能。首先,设计并仿真了一种微带面阵天线,仿真结果表明其电性能参数满足通信系统要求;基于该天线和光纤光栅传感器提出了一种蒙皮天线的制作方法,并制作了一套具有感知功能的智能蒙皮天线样件。其次,设计了系统的硬件电路,由“主控电路+测控/波控电路”组成;主控电路作为硬件电路的中央处理单元,用于接收软件平台下发的补偿数据、控制测控/波控电路调控天线的电性能。最后,设计开发了系统的软件平台。软件平台集成了电补偿的自动调控算法,通过光纤光栅传感器获取应变信息,进而重构天线变形形貌,计算相位补偿量,最终通过电路调控天线的电性能。  系统实验表明,本文设计的智能蒙皮天线的电补偿系统能够智能感知天线应变,自适应调控天线的电性能。该系统可应用于未来战机、隐身无人机、智能战舰等领域,具有广泛的应用前景。
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