基于S波段微带天线的弹丸姿态测试技术研究

【摘要】弹丸运行和侵彻过程中各种数据的采集在实际应用中变得越来越重要。目前研制的弹载姿态测试系统已经能够完成对飞行体运动过程中各项参数的采集、存储与分析，实现对弹丸各技术指标的评测。但是，由于子弹或炮弹飞行距离较远，范围较大，并且在炮弹落地瞬间会伴随有高温、高压的现象，这些都会导致系统不能及时的回收，延长了每次试验的周期。综合实际应用，弹载遥测系统的无线实时传输具有更高的战略意义，设计的弹载天线必须要适应弹丸飞行的高温、高冲击、高电磁干扰的应用环境。本文研究了无线传输模块和微带天线基本理论，对天线的仿真进行了分析，实现了S波段微带贴片天线的设计，并采用ATmega8515单片机+nRF2401+RFX2401的硬件组合构成了无线传输部分。天线采用同轴线的方式实现馈电，方形切角贴片形成左旋圆极化，选择介电常数相对较高的聚四氟乙烯作为介质基片，利用AnsoftHFSS13软件对微带天线进行性能仿真，得出天线的有效工作频带范围为2.3911GHz～2.4123GHz，中心频率为2.4GHz，天线增益大于3dB，工作频段内电压驻波比小于2，验证了设计的天线方案能够满足测试系统需求，适用于弹载姿态测试仪中。硬件电路部分采用ATmega8515单片机作为控制单元，nRF2401完成无线数据的传输，为增加无线传输距离、提高数据传输的精准率，电路中加入了具有功率放大作用的RFX2401芯片，能够完成900米传输距离的要求。实验表明：该方法在弹载姿态测试实验中，可以很好的完成数据的无线传输，实现对测试装置的监控，抗干扰能力强，符合实验要求。
【作者】郑凤芹；
【导师】祖静；谢锐；
【作者基本信息】中北大学，测试计量技术及仪器，2014，硕士
【关键词】姿态测试；弹载天线；ATmega8515；nRF2401；存储测试；

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