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无人机舰面测控站技术-天线设计技术

发布日期:2017-02-25我要投稿我要评论
 天线作为无人机上舰后测控系统的重要组成部分,其性能直接影响无人机系统的性能发挥。展望未来测控天线的发展趋势,将会向智能蒙皮、大规模集成、超宽带、高效率、低雷达反射截面(RCS)等方向发展;频段将由微波段向毫米波段,甚至光波段延伸;新兴天线必将融合多种技术,性能将会得到进一步提升。因此,加速研制适应这些新概念、新体制的测控天线必将推进测控通信技术的进一步发展。
 
基于综合射频体制的无人机舰面测控天线设计技术
基于综合射频体制的无人机舰面测控天线设计技术是将数据链天线孔径由载舰的分布式宽带多功能孔径取代,采用模块化、开放式、可重构的射频传感器系统体系构架,并结合功能控制与资源管理调度算法、软件,实现无人机数据传输的射频功能。
综合射频技术将“综合”推进到天线及射频前端,基于共用射频模块进行实时控制与资源共享、资源管理、资源分配,从而使系统设计师能用尽可能少的多功能射频模块构建出一个兼具任务规划,导航通信识别,态势感知、目标探测、跟踪、攻击能力的多功能一体化综合射频航空电子系统,而且使航空电子系统的成本、重量、功耗、失效率显著下降。主要技术研究方向包括:
(1)资源调度设计,基于时间、功能的资源分配、重构和管理。
(2)宽带相控阵多任务技术。
(3)宽带有源T/R组件技术。
(4)宽频带天线、微波系统技术。
(5)综合信号处理技术。
(6)高速数据传输和交换网络技术。
(7)多功能综合一射频系统管理和控制技术。
 
无稳定平台装置的无人机测控天线自动跟踪技术
无稳定平台装置的无人机测控天线自动跟踪技术是利用GPS引导方式和无刷伺服电机控制,实现对定向天线的方位角、俯仰角的伺服控制,并具有一定预留扩展性。避免采用单通道单脉冲跟踪体制,通过信号相位关系来进行方位俯仰判断而引人复杂伺服系统。
美国BMS公司已将该技术应用到某型无人机最新的跟踪天线中。目前主要技术研究方向包括:
(1)系统架构设计,利用飞行中的无人机GPI位置与舰面控制站中的数据链GPS位置、系统传输延迟等因素,解算求得天线的方位和俯仰角。
(2)伺服电机控制,既保证转动力矩平稳,又要转动角度准确。
(3)再次跟踪技术,针对无人机数据链天线丢失无人机后的再次捕获技术。
 
轻型集成天线技术
轻型集成天线技术是将多种天线集成化、轻型化、一体化、平面化,将天线嵌人、集成到舰艇上层建筑中的技术,它综合运用平面阵天线、联合孔径、材料、结构设计、系统集成等技术,通过系统工程的办法,使舰艇的天线设计与隐身设计有机地集合起来。主要优势在于:(1)天线小型化,可减小天线体积、尺寸,适宜舰艇安装。(2)多制式天线的应用将节省成本和天线资源,灵活满足要求。(3)新材料的应用,即可满足天线的基本功能,又能在隐身、电磁兼容方面有所提高。
国外天线设计已从单一功能综合化、分体设计向模块化集成设计、电磁无源材料向有源电控材料、大尺寸向小型化变化,且从功能、设计、部署都朝智能化发展。主要技术研究方向包括:
(1)天线体积小型化。天线小型化是在保证天线性能基本不变的条件下,减小天线的体积。
(2)多种制式网络共天馈应用,未来多种制式共用一面超宽带天线,不仅天线工作频段覆盖多个制式,而且可以根据系统的不同要求,实现每一个制式的独立调节。
(3)天线功能模式向智能化功能方向发展。未来天线实现智能化的波束赋形、波束指向控制、波束分裂和远程控制,灵活满足战场的应用需求。通过天线的智能化系统间互操作和资源的优化利用,最终实现智能化的操作方式。
(4)天线与射频模块连接由分离式向集中式发展。未来集中式的设备代替分离式的设备,光纤代替电缆,天线与主设备实现小型化和一体化并充分结合,实现天线、频谱资源的节约和灵活的部署方式,适应网络扁平化的发展趋势。
(5)新型材料的研发与运用。
 
机载共形相控阵天线技术
机载共形天线(阵)是将天线从飞机内笨重的设备转型成为大型但轻薄的阵列,从而成为长航时无人机机翼的一部分甚至是飞机蒙皮的一部分,使天线与载体飞机共形,而不破坏飞机的机械性能和气动性能。
将共形阵列附着在飞机的外层有几大好处。首先扩大了用于感知探测的平台范围,任何飞机都容易被改装用于情报搜集。机翼、机门或机身都可以成为天线;另外,采用共形天线后,阵列孔径更大,这意味着探测性能会更好。而且,采用共形天线可以实现对飞机进行降低雷达特征的优化设计,同时可以节省空问,减少飞机的气动阻力,最大限度地减少天线对飞行器气动力学的影响,相应地提高了飞机的飞行时间。
在共形天线领域,国际上存在着激烈的竞争。美国国防部认为,未来十年需要研制的是高端无人作战飞机以及侦察无人机。共形的多孔径传感器,也被称作智能蒙皮,将是这些工作中的重点。目前存在的需求是制造能够作为飞机蒙皮、耗电非常少的轻型天线阵列。将共形阵列用于无人作战飞机上,小型、隐身、导弹大小的无人作战飞机可以很好地结合共形天线的优势,将整个无人机平台的外表层都作为孔径,进行通信、成像、千扰并向敌方电子设备发射高功率脉冲以发挥武器的作用。
 
 
本文链接:https://www.81uav.cn/tech/201702/25/359.html
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