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穿在外面的“电子外衣”——共形天线
作者:管理员    发布于:2019-05-30 09:39:23    文字:【】【】【
摘要:共形天线是电子智能化技术在天线设计何制造领域的发展方向,是电子系统由单一独立组件集成,向系统功能融合设计发展的重要方向。

穿在外面的“电子外衣——共形天线

2019.5.31

在不久前举行的世界雷达博览会上,人们就目睹了机载共形天线的身影,意味着是通过采用共形天线为“战鹰”披上的新衣。这项技术正加速从想象变为现实。


         共形天线是指能与承载物体外形保持一致的天线,它如同涂画一般直接把天线阵面制作呈现在载体表面,与承载物体结构融为一体,并对现有结构参数的影响少。共形天线看似只是轻轻一层,却能有效降低承载物体的雷达反射面积,对载体外形结构和空气动力学等影响也微乎其微,正在成为雷达及通讯天线领域的热点。


   解决系统多功能覆合带来天线林立的问题

        天线是电子设备中用于发射和接收无线电信号的重要装置。智能化、信息化器材和装备往往配备有多种多样的电子设备,它们的正常工作都离不开天线。以一架飞航空器为例,其身上安装的雷达、导航、通信等各种类型天线总数多达70余种,且很少安装在机身内部,绝大多数都突出在机身之外。

  事实上,这些林林总总裸露在外的天线,正在拖产品和装备的后腿。布置在飞行承载物体外部的天线,会影响气动布局,还需要在安装位置上“斤斤计较”,以避免产生天线遮挡和电磁兼容等诸多问题。即便是为天线配备了天线罩,也不可避免地会形成凸起或鼓包,进而带来额外的雷达信号反射源,破坏了机的隐身性能和气动外形。由此,能与承载物体“完美融合”的共形天线应运而生。

  20世纪80年代,伴随着微电子和信息技术的快速发展,通讯,雷达天线领域一大批新技术、新工艺相继出现,为共形天线的研制运用奠定了坚实基础。美国空军于1985年首次提出“智能蒙皮”技术构想后,相继投入大量人力和物力进行基于共形天线的智能蒙皮研究,推动了将雷达天线集成在飞机蒙皮系统内部的技术发展。目前,共形天线技术已经在机载探测雷达、通信系统等部分武器平台上开始使用。


  设计共形天线渐成电子系统的共识

        就拿近年来得到高度关注的智能蒙皮来说,以往放置在机头的战斗机雷达占据了庞大的机上空间,做成智能蒙皮后雷达可以放在机身的任何部位,使飞机性能得到大幅提升。智能蒙皮的出现还能在更大空域和更远距离实现对目标的扫描和探测。采用共形天线,对武器平台的载重、大小等几乎没有什么特殊要求,就连水面舰艇都能实现天线与桅杆、舰桥的一体化设计,应用范围极为广泛。

        此外,美国国防部高级研究计划局还专门制定了《推动智能蒙皮天线技术快速发展》计划。欧洲研究人员也在为无人机量身打造一款曲面扫描天线,相当于直接把天线贴在了无人机表面。


  

未来军民两用前景广阔

  伴随着共形天线技术的快速发展,未来一个时期共形天线将在军事和民用领域拥有更加广阔的发展空间。诸海陆空等武器平台都将向着优化天线设计、实现天线与平台结构共形方向加速发展。共形天线将在无人机或空天载荷上实现最大化应用。民用智能化产品也因共形天线设计更加轻薄。 尤其是针对小型无人飞行器可以充分发挥共形天线的优势,将整个无人机平台外表层都作为系列天线载体,实施更为广泛的侦察通信、雷达成像等功能

   在民用领域,共形天线的出现更意味着一场“头脑风暴”。就像人类感知冷暖需要有皮肤一样,车辆要想做到“智能”,同样也需要自己的“皮肤”。共形天线将为未来固定或移动智能空间提供遍布全身的雷达传感器网络,实现传感器的最布局。目前已经出现将5G多频共形天线“穿”在身上的未来汽车概念,将推动车辆网络化技术快速发展。



集成了4G,WiFi,蓝牙,GPS,无线充电等多种天线的智能手机后盖

以智能蒙皮为代表的共形天线技术也属于传感器网络的一支,随着物联网在军民两用领域的推进,共形天线有望实现不同平台间的互联互通。法国军备总局此前就计划将智能蒙皮用于高空和长续航无人机项目,还计划为A-400M预警机加装远距离监视天线。以大型预警机为例,采用共形天线后不再需要额外背负“圆盘”或“平衡木”之类的机外天线,只需机身就能实现探测预警。



脚注信息
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