基于綜合射頻體制的無人機(jī)艦面測控天線設(shè)計技術(shù)

基于綜合射頻體制的無人機(jī)艦面測控天線設(shè)計技術(shù)是將數(shù)據(jù)鏈天線孔徑由載艦的分布式寬帶多功能孔徑取代，采用模塊化、開放式、可重構(gòu)的射頻傳感器系統(tǒng)體系構(gòu)架，并結(jié)合功能控制與資源管理調(diào)度算法、軟件，實(shí)現(xiàn)無人機(jī)數(shù)據(jù)傳輸?shù)纳漕l功能。

綜合射頻技術(shù)將“綜合”推進(jìn)到天線及射頻前端，基于共用射頻模塊進(jìn)行實(shí)時控制與資源共享、資源管理、資源分配，從而使系統(tǒng)設(shè)計師能用盡可能少的多功能射頻模塊構(gòu)建出一個兼具任務(wù)規(guī)劃，導(dǎo)航通信識別，態(tài)勢感知、目標(biāo)探測、跟蹤、攻擊能力的多功能一體化綜合射頻航空電子系統(tǒng)，而且使航空電子系統(tǒng)的成本、重量、功耗、失效率顯著下降。主要技術(shù)研究方向包括：

(1)資源調(diào)度設(shè)計，基于時間、功能的資源分配、重構(gòu)和管理。

(2)寬帶相控陣多任務(wù)技術(shù)。

(3)寬帶有源T/R組件技術(shù)。

(4)寬頻帶天線、微波系統(tǒng)技術(shù)。

(5)綜合信號處理技術(shù)。

(6)高速數(shù)據(jù)傳輸和交換網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

(7)多功能綜合一射頻系統(tǒng)管理和控制技術(shù)。

 

無穩(wěn)定平臺裝置的無人機(jī)測控天線自動跟蹤技術(shù)

無穩(wěn)定平臺裝置的無人機(jī)測控天線自動跟蹤技術(shù)是利用GPS引導(dǎo)方式和無刷伺服電機(jī)控制，實(shí)現(xiàn)對定向天線的方位角、俯仰角的伺服控制，并具有一定預(yù)留擴(kuò)展性。避免采用單通道單脈沖跟蹤體制，通過信號相位關(guān)系來進(jìn)行方位俯仰判斷而引人復(fù)雜伺服系統(tǒng)。

美國BMS公司已將該技術(shù)應(yīng)用到某型無人機(jī)最新的跟蹤天線中。目前主要技術(shù)研究方向包括：

(1)系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計，利用飛行中的無人機(jī)GPI位置與艦面控制站中的數(shù)據(jù)鏈GPS位置、系統(tǒng)傳輸延遲等因素，解算求得天線的方位和俯仰角。

(2)伺服電機(jī)控制，既保證轉(zhuǎn)動力矩平穩(wěn)，又要轉(zhuǎn)動角度準(zhǔn)確。

(3)再次跟蹤技術(shù)，針對無人機(jī)數(shù)據(jù)鏈天線丟失無人機(jī)后的再次捕獲技術(shù)。

 

輕型集成天線技術(shù)

輕型集成天線技術(shù)是將多種天線集成化、輕型化、一體化、平面化，將天線嵌人、集成到艦艇上層建筑中的技術(shù)，它綜合運(yùn)用平面陣天線、聯(lián)合孔徑、材料、結(jié)構(gòu)設(shè)計、系統(tǒng)集成等技術(shù)，通過系統(tǒng)工程的辦法，使艦艇的天線設(shè)計與隱身設(shè)計有機(jī)地集合起來。主要優(yōu)勢在于：(1)天線小型化，可減小天線體積、尺寸，適宜艦艇安裝。(2)多制式天線的應(yīng)用將節(jié)省成本和天線資源，靈活滿足要求。(3)新材料的應(yīng)用，即可滿足天線的基本功能，又能在隱身、電磁兼容方面有所提高。

國外天線設(shè)計已從單一功能綜合化、分體設(shè)計向模塊化集成設(shè)計、電磁無源材料向有源電控材料、大尺寸向小型化變化，且從功能、設(shè)計、部署都朝智能化發(fā)展。主要技術(shù)研究方向包括：

(1)天線體積小型化。天線小型化是在保證天線性能基本不變的條件下，減小天線的體積。

(2)多種制式網(wǎng)絡(luò)共天饋應(yīng)用，未來多種制式共用一面超寬帶天線，不僅天線工作頻段覆蓋多個制式，而且可以根據(jù)系統(tǒng)的不同要求，實(shí)現(xiàn)每一個制式的獨(dú)立調(diào)節(jié)。

(3)天線功能模式向智能化功能方向發(fā)展。未來天線實(shí)現(xiàn)智能化的波束賦形、波束指向控制、波束分裂和遠(yuǎn)程控制，靈活滿足戰(zhàn)場的應(yīng)用需求。通過天線的智能化系統(tǒng)間互操作和資源的優(yōu)化利用，最終實(shí)現(xiàn)智能化的操作方式。

(4)天線與射頻模塊連接由分離式向集中式發(fā)展。未來集中式的設(shè)備代替分離式的設(shè)備，光纖代替電纜，天線與主設(shè)備實(shí)現(xiàn)小型化和一體化并充分結(jié)合，實(shí)現(xiàn)天線、頻譜資源的節(jié)約和靈活的部署方式，適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)扁平化的發(fā)展趨勢。

(5)新型材料的研發(fā)與運(yùn)用。

 

機(jī)載共形相控陣天線技術(shù)

機(jī)載共形天線(陣)是將天線從飛機(jī)內(nèi)笨重的設(shè)備轉(zhuǎn)型成為大型但輕薄的陣列，從而成為長航時無人機(jī)機(jī)翼的一部分甚至是飛機(jī)蒙皮的一部分，使天線與載體飛機(jī)共形，而不破壞飛機(jī)的機(jī)械性能和氣動性能。

將共形陣列附著在飛機(jī)的外層有幾大好處。首先擴(kuò)大了用于感知探測的平臺范圍，任何飛機(jī)都容易被改裝用于情報搜集。機(jī)翼、機(jī)門或機(jī)身都可以成為天線；另外，采用共形天線后，陣列孔徑更大，這意味著探測性能會更好。而且，采用共形天線可以實(shí)現(xiàn)對飛機(jī)進(jìn)行降低雷達(dá)特征的優(yōu)化設(shè)計，同時可以節(jié)省空問，減少飛機(jī)的氣動阻力，最大限度地減少天線對飛行器氣動力學(xué)的影響，相應(yīng)地提高了飛機(jī)的飛行時間。

在共形天線領(lǐng)域，國際上存在著激烈的競爭。美國國防部認(rèn)為，未來十年需要研制的是高端無人作戰(zhàn)飛機(jī)以及偵察無人機(jī)。共形的多孔徑傳感器，也被稱作智能蒙皮，將是這些工作中的重點(diǎn)。目前存在的需求是制造能夠作為飛機(jī)蒙皮、耗電非常少的輕型天線陣列。將共形陣列用于無人作戰(zhàn)飛機(jī)上，小型、隱身、導(dǎo)彈大小的無人作戰(zhàn)飛機(jī)可以很好地結(jié)合共形天線的優(yōu)勢，將整個無人機(jī)平臺的外表層都作為孔徑，進(jìn)行通信、成像、千擾并向敵方電子設(shè)備發(fā)射高功率脈沖以發(fā)揮武器的作用。