嵌入光纤光栅的蒙皮天线形变感知与电补偿研究

发布时间：2023-02-17 20:46

　　蒙皮天线是一种将射频元件和传感元件高度融合并嵌入到各类平台蒙皮结构中的高密度有源相控阵天线。它既具有结构承载功能,也具有电磁波收发功能,通常安装在飞机、军舰和装甲车辆的结构表面。在服役环境中由于一些不可抗力的因素,比如风雪,振动和外力冲击,都会导致天线阵面发生变形,进而导致蒙皮天线的电性能严重恶化。为了解决这一问题,本文提出一种嵌入光纤光栅(FBG)的蒙皮天线,它既可以作为承载的机械结构,也可以作为收发电磁波的天线,同时在服役状态下还具有形变感知与自适应电补偿功能。电补偿功能以天线阵面的形变感知功能为基础,可以解决天线阵面变形而导致的电性能恶化问题。因此本文重点研究天线阵面的形变感知功能,其中包括传感器优化布局方法和结构形变重构方法,具体工作如下:1.提出了一种嵌入FBG的蒙皮天线结构。介绍了蒙皮天线的结构组成和工作原理。基于模态法中的应变-位移转换关系,推导了测量应变与相位补偿值之间的耦合关系式。基于该耦合关系式,根据天线阵面测量应变自适应调整各天线单元的激励电流相位,使变形后蒙皮天线的辐射方向图恢复到理想工作状态。2.提出了一种基于模态法重构的序列应变传感器布局方法。在该方法中,第...

【文章页数】：107 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
符号对照表
缩略语对照表
第一章 绪论
    1.1 选题背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 蒙皮天线的研究现状
        1.2.2 形变感知的研究现状
    1.3 本文的主要研究内容
第二章 嵌入FBG的蒙皮天线工作原理
    2.1 引言
    2.2 嵌入FBG的蒙皮天线设计概念
    2.3 光纤光栅的基本原理
    2.4 形变感知及电补偿原理
        2.4.1 形变感知原理
        2.4.2 电补偿原理
        2.4.3 自适应电补偿过程
    2.5 本章小结
第三章 基于模态法重构的序列应变传感器布局方法
    3.1 引言
    3.2 模态法重构方程
    3.3 应变传感器布局方法
        3.3.1 基于K-means聚类准则的初始传感器布局
        3.3.2 序列应变传感器布局
    3.4 传感器布局方法评价准则
        3.4.1 传感器布局分布可观性
        3.4.2 重构精度与计算效率
        3.4.3 应变模态保证准则
        3.4.4 条件数准则
    3.5 仿真试验
        3.5.1 实验平台建模
        3.5.2 实验平台布局结果评价
        3.5.3 蒙皮天线建模
        3.5.4 传感器布局优化过程
        3.5.5 蒙皮天线布局结果评价
    3.6 本章小结
第四章 基于模态-迁移学习的形变重构方法
    4.1 引言
    4.2 基于模态-迁移学习的形变重构原理
        4.2.1 形变重构原理
        4.2.2 仿射变换
        4.2.3 自适应加权
        4.2.4 混合法形变重构方程
    4.3 重构实验验证
        4.3.1 无人机机翼仿真试验
        4.3.2 机翼重构结果
        4.3.3 蒙皮天线样件变形重构实验
        4.3.4 天线样件重构结果
    4.4 本章小结
第五章 嵌入FBG的蒙皮天线实验验证
    5.1 引言
    5.2 嵌入FBG的蒙皮天线样件与电补偿系统
        5.2.1 蒙皮天线样件制作
        5.2.2 蒙皮天线电补偿系统
    5.3 蒙皮天线的动态形变重构实验结果
    5.4 蒙皮天线的静态电补偿实验结果
        5.4.1 蒙皮天线电补偿实验系统
        5.4.2 蒙皮天线电补偿结果
    5.5 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 工作总结
    6.2 研究展望
致谢
参考文献
作者简介



本文编号：3744557