一种可编程柔性智能蒙皮天线的制作方法

本发明涉及智能蒙皮天线，特别涉及一种可编程柔性智能蒙皮天线。

背景技术：

1、智能蒙皮技术由美国空军于1985年提出，是指在航天器、军舰、潜艇等装备的外壳中植入探测元件、微处理系统和驱动元件，使得装备的外壳既起到结构件的作用，又具有隐身、监视、预警和通信等电子功能。智能蒙皮天线技术是智能蒙皮领域的一个前沿方向，“智能”突出了天线的自适应性，“蒙皮”则表征了天线的共形结构和承载功能。结合数字功能表面与柔性电子制造工艺设计的可编程柔性智能蒙皮天线系统是信息科学与材料科学的交叉前沿方向之一，同时具有剖面低、轻量化、多功能、易共形等诸多优点。

2、在相关研究中，西北工业大学提出了一种新型嵌入式复合材料智能蒙皮天线结构，它是在复合材料夹芯结构的蜂窝芯体中植入微带阵列天线，制成整体天线结构。中国电子科技集团公司第十四研究所提出了一种基于三维打印的智能蒙皮天线结构，是一种基于三维打印的有源相控阵天线结构。中国电子科技集团第十研究所提出了一种嵌入式智能蒙皮天线结构，由光纤传感网络层、可重构子阵、薄膜tr子阵、可重构馈电网络和控制与功能维护模块组成。以上公开专利所涉及的智能蒙皮天线结构都是固定形状的共形天线，剖面高且与复杂曲面载体的共形难度大。本文提出一种柔性智能蒙皮天线，在数字功能表面研究基础上，融入了柔性电子制造工艺，从而实现了可编程柔性智能蒙皮，该天线结构易与复杂曲面的载体平台共形。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种可编程柔性智能蒙皮天线，以解决现有智能蒙皮天线剖面高且与复杂曲面载体共形难度大的问题。

2、本发明的技术方案是：提供一种可编程柔性智能蒙皮天线，包括柔性数字功能表面和控制板；所述柔性数字功能表面从上至下依次包括：上蒙皮层、上控制层、数字表面层、下控制层、下蒙皮层；

3、所述柔性数字表面通过柔性电子工艺，实现多层柔性介质板的集成以及异质元器件集成实现有源器件的集成；所述控制板为可编程的fpga板，通过预先编写好程序，控制fpga输出柔性数字功能表面所需要的偏置电压，实现柔性数字功能表面的切换。

4、进一步的，所述上蒙皮层和下蒙皮层选用镀铝聚酰亚胺薄膜，对柔性数字表面层和控制层起到保护的作用。

5、进一步的，所述数字表面层的正面和背面两侧口面采用分组布置的方式，在每一侧口面上设计数字相控电磁表面，并采用集成电子器件实现数字可控。

6、进一步的，所述上控制层和下控制层，通过合理地布局控制线的分布，对数字表面层的电压进行控制。

7、进一步的，所述上控制层和下控制层选用聚酰亚胺薄膜材料。

8、进一步的，所述上控数字表面层采用顶层金属-介质-底层金属的结构，其中介质选用聚酰亚胺薄膜，两层金属均选用铜材质，通过柔性电子工艺实现三层不同材料结构的集成。

9、进一步的，所述数字表面上集成的有源器件为pin二极管。

10、进一步的，所述数字表面顶层金属与底层金属层的图案不同，每层金属加载pin二极管，通过偏置电压控制各层pin管的开关状态，从而实现不同功能的切换。

11、本发明提供的可编程柔性智能蒙皮天线取得的有益效果是：

12、本发明通过柔性电子制造工艺技术在柔性介质板上集成有源器件，并且可实现多层异质材料的集成，从而进一步实现柔性数字功能表面，该结构易与复杂曲面的载体平台共形。本发明提供的可编程柔性智能蒙皮天线结构简单，在无人机、导弹、卫星、火箭等平台有着广阔的前景，尤其在智能无人机或导弹系统上预期实现最大化应用。

技术特征：

1.一种可编程柔性智能蒙皮天线，其特征在于，包括柔性数字功能表面和控制板；所述柔性数字功能表面从上至下依次包括：上蒙皮层、上控制层、数字表面层、下控制层、下蒙皮层；所述上蒙皮层、上控制层、数字表面层、下控制层、下蒙皮层通过柔性电子工艺集成；

2.如权利要求1所述的可编程柔性智能蒙皮天线，其特征在于，所述上蒙皮层和下蒙皮层选用镀铝聚酰亚胺薄膜，对柔性数字表面层和控制层起到保护的作用。

3.如权利要求1或2所述的可编程柔性智能蒙皮天线，其特征在于，所述数字表面层的正面和背面两侧口面采用分组布置的方式，在每一侧口面上设计数字相控电磁表面，并采用集成电子器件实现数字可控。

4.如权利要求3所述的可编程柔性智能蒙皮天线，其特征在于，所述上控制层和下控制层，通过合理地布局控制线的分布，对数字表面层的电压进行控制。

5.如权利要求2所述的可编程柔性智能蒙皮天线，其特征在于，所述上控制层和下控制层选用聚酰亚胺薄膜材料。

6.如权利要求5所述的可编程柔性智能蒙皮天线，其特征在于，所述上控数字表面层采用顶层金属-介质-底层金属的结构，其中介质选用聚酰亚胺薄膜，两层金属均选用铜材质，通过柔性电子工艺实现三层不同材料结构的集成。

7.如权利要求6所述的可编程柔性智能蒙皮天线，其特征在于，所述数字表面上集成的有源器件为pin二极管。

8.如权利要求7所述的可编程柔性智能蒙皮天线，其特征在于，所述数字表面顶层金属与底层金属层的图案不同，每层金属加载pin二极管，通过偏置电压控制各层pin管的开关状态，从而实现不同功能的切换。

技术总结
本发明提出一种可编程柔性智能蒙皮天线，包括柔性数字功能表面和控制板；所述柔性数字功能表面从上至下依次包括：上蒙皮层、上控制层、数字表面层、下控制层、下蒙皮层；所述柔性数字表面通过柔性电子工艺，实现多层柔性介质板的集成以及异质元器件集成实现有源器件的集成；所述控制板为可编程的FPGA板，通过预先编写好程序，控制FPGA输出柔性数字功能表面所需要的偏置电压。本发明通过柔性电子制造工艺技术在柔性介质板上集成有源器件，并且可实现多层异质材料的集成，从而进一步实现柔性数字功能表面，该结构易与复杂曲面的载体平台共形。本发明结构简单，尤其在智能无人机或导弹系统上预期实现最大化应用。

技术研发人员：吕艳亭,孙朦朦,钱婧怡,白旭东
受保护的技术使用者：上海航天电子有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1