CN112612226A - 一种智能弹药的无线装定装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种智能弹药的无线装定装置，通过设置无线供能模块，采用射频信号提供电能，基于射频信号的功率高、传输距离远，可实现对接收端装置快速充电，基于射频信号传输速率高、灵敏度高，使得智能弹药的数据装定时间短、装定距离远；收发天线采用以弹体表面为载体的共形微带天线阵列，天线阵的单元数为2单元、3单元或者4单元，每个天线单元由幅相调整板为其馈电，实现360°全向装定；通过设置发射端装置、接收端装置、发射天线和收发天线的工作频率为S波段，数据传输速率快，传输量大，从而实现智能弹药数据的快速装定。

Description

一种智能弹药的无线装定装置

技术领域

本发明涉及智能弹药导航测姿修正组件数据装定技术领域，尤其涉及一种智能弹药的无线装定装置。

背景技术

在弹体发射前，弹上控制系统往往需要从外部把参数下载到内部存储单元，常规有线形式接线过程较为繁琐且外部直接给弹上供电安全性差。因此，目前常采用电磁耦合式无线装定方式对发射前的弹体进行数据装定，电磁耦合式无线装定主要是通过100M以下的载波实现无线供能与数据装定，其发射端和接收端都采用线圈天线作为发射天线和接收天线，接收天线通过电磁耦合接收发射天线的能量和数据，存在装定时间长的问题。

因此，为了解决上述问题，本发明提出了一种智能弹药的无线装定装置，智能弹药的数据装定时间短。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种智能弹药的无线装定装置，智能弹药的数据装定时间短。

本发明的技术方案是这样实现的：本发明提供了一种智能弹药的无线装定装置，其包括发射端装置、接收端装置、发射天线和收发天线，发射端装置包括MCU芯片、存储模块、无线供能模块、无线通信模块、电源管理模块和收发前端模块；

电源管理模块给发射端装置中的各个功能模块供电，MCU芯片的I/O口分别与无线供能模块的控制端、存储模块的输入端电性连接，MCU芯片的通信端与无线通信模块的输入端电性连接，无线供能模块的输出端、无线通信模块的输出端分别与收发前端模块的第一输入端和第二输入端一一对应电性连接，收发前端模块的输出端与发射天线的输入端电性连接，发射天线的输出端与收发天线的输入端信号连接，收发天线的输出端与接收端装置的输入端电性连接，接收端装置的输出端输出智能弹药的装定数据信息，该装定数据信息包括非时敏信息和时敏信息；

电源管理模块用于给发射端装置中的各个功能模块供电；

MCU芯片用于提供和外部上位机的通信接口，提供开发调试接口，控制无线供能模块是否供电、无线通信模块的数据传输，

存储模块用于存储智能弹药的装定数据信息；

无线供能模块，在MCU芯片的控制下产生射频信号，并对该射频信号进行放大、滤波处理，将处理后的射频信号输入至收发前端模块；

无线通信模块，在MCU芯片的控制下收发通信信号，并将该通信信号发送至收发前端模块；

收发前端模块，完成无线供能模块输出的射频信号与无线通信模块输出的通信信号的合路，并输出混合信号至发射天线，所述混合信号包括无线供能模块输出的射频信号和无线通信模块输出的通信信号；

发射天线，用于接收收发前端模块输出的混合信号，并将该混合信号发送至收发天线；

收发天线，用于接收发射天线输出的混合信号，并将接收到的混合信号输入至接收端装置，以及将反馈信号发送至发射端；

接收端装置，用于接收收发天线输出的混合信号，并完成接收端装置和发射端装置的信号交互，以及输出装定数据信息。

在以上技术方案的基础上，优选的，无线供能模块包括信号发生器、信号放大器和功率放大器；

MCU芯片的I/O口与信号发生器的控制端电性连接，信号发生器的输出端通过顺次连接的信号放大器、功率放大器与收发前端模块的第一输入端电性连接；

信号发生器，在MCU芯片的控制下产生射频信号，并将该射频信号输入至信号放大器；

信号放大器，对信号发生器产生的射频信号进行放大处理，并将放大处理后的射频信号输入至功率放大器；

功率放大器，用于放大信号放大器输出的射频信号的功率，从而控制发射端装置的发射功率，并将功率放大后的射频信号输入至收发前端模块。

更进一步优选的，功率放大器包括功率放大电路和输出回路；

信号发生器的输出端通过顺次连接的信号放大器、功率放大电路与输出回路的输入端电性连接，输出回路的输出端与收发前端模块的第一输入端电性连接；

功率放大电路，用于放大信号放大器输出的射频信号的功率，并将功率放大后的射频信号输入至输出回路；

输出回路，用于提高功率放大电路的输出功率，并输出射频信号至收发前端模块。

更进一步优选的，功率放大电路包括电容C1-C3、电阻R1、电阻R2、二极管D1-D4、电源管理模块、NPN型三极管Q1和PNP型三极管Q2；

信号发生器的输出端通过信号放大器分别与电容C1的一端和电容C2的一端电性连接，电容C1的另一端分别与电阻R1的一端、二极管D1的正极电性连接，电阻R1的另一端、二极管D1的负极均与PNP型三极管Q2的基极电性连接，二极管D2的正极与PNP型三极管Q2的基极电性连接，二极管D2的负极、电源管理模块均与PNP型三极管Q2的发射极电性连接，电容C2的另一端分别与电阻R2的一端、二极管D3的负极电性连接，电阻R2的另一端、二极管D3的正极均与NPN型三极管Q1的基极电性连接，二极管D4的负极与NPN型三极管Q1的基极电性连接，二极管D4的正极与NPN型三极管Q1的发射极电性连接，NPN型三极管Q1的发射极接地，电容C3并联在PNP型三极管Q2的基极和NPN型三极管Q1的基极之间，PNP型三极管Q2的集电极和NPN型三极管Q1的集电极均与输出回路的输入端电性连接。

更进一步优选的，输出回路包括电容C4、电容C5、电感L1和电阻R3；

PNP型三极管Q2的集电极和NPN型三极管Q1的集电极均与电容C4的一端电性连接，电容C4的另一端通过电容C5与电感L1的一端电性连接，电感L1的另一端分别与收发前端模块的第一输入端、电阻R3的一端电性连接，电阻R3的另一端接地。

更进一步优选的，无线供能模块还包括滤波器；

输出回路的输出端通过滤波器与收发前端模块的第一输入端电性连接；

滤波器用于滤除功率放大器进行功率放大后输出的射频信号中包含的电磁干扰信号。

在以上技术方案的基础上，优选的，发射天线、收发天线均采用微带阵列天线。

在以上技术方案的基础上，优选的，收发天线采用以弹体表面为载体的共形微带天线阵列，天线阵的单元数为2单元、3单元或者4单元，每个天线单元由幅相调整板为其馈电。

在以上技术方案的基础上，优选的，接收端装置包括信号分配器、能量转换模块、电源管理模块、无线通信模块、RTC守时模块、存储模块和MCU芯片；

收发天线的输出端与信号分配器的输入端电性连接，信号分配器的第一输出端与能量转换模块的输入端电性连接，信号分配器的第二输出端与无线通信模块的输入端电性连接，能量转换模块的输出端与电源管理模块的输入端电性连接，电源管理模块给接收端装置中的各个功能模块供电，无线通信模块的输出端与MCU芯片的通信端电性连接，MCU芯片通过SPI接口与存储模块的输入端，MCU芯片通过I2C接口与RTC守时模块的输入端电性连接；MCU芯片从存储模块和RTC守时模块中读取智能弹药的装定数据信息，并发送给智能弹药；

信号分配器接收收发天线输出的混合信号，并对该混合信号进行分配后输出射频信号至能量转换模块，输出通信信号至无线通信模块；

能量转换模块用于将接收到的射频信号转换为电能，并对电能进行存储，将电能输入至电源管理模块；

电源管理模块用于对能量转换模块提供的电能进行整形、滤波、DC-DC转换，并给接收端装置中的各个功能模块提供工作电压；

无线通信模块，电源管理模块给MCU芯片供能，MCU芯片控制无线通信模块发出握手信号至发射端装置中的无线通信模块，并接收发射端装置中MCU芯片输出的智能弹药的装定数据信息；

MCU芯片用于控制无线通信模块接收来自发射端装置的无线装定信息，并将非时敏信息写入存储模块，并将时敏信息写入RTC守时模块，同时启动RTC守时；

存储模块用于存储来自发射端装置的非时敏信息；

RTC守时模块用于写入来自发射端装置的时敏信息，并启动RTC守时。

在以上技术方案的基础上，优选的，发射端装置、接收端装置、发射天线和收发天线的工作频率为S波段。

本发明的一种智能弹药的无线装定装置相对于现有技术具有以下有益效果：

(1)通过设置无线供能模块，采用射频信号提供电能，基于射频信号的功率高、传输距离远，可实现对接收端装置快速充电，基于射频信号传输速率高、灵敏度高，使得智能弹药的数据装定时间短、装定距离远；

(2)通过设置功率放大电路，在功率放大电路中设置谐振电容，且功率放大电路的功率管采用二极管并联小电阻的结构，使功率管导通速率高，功率管功耗低，功率放大倍数高，使得接收端装置的充电速率快，且射频信号传输速率高、灵敏度高，使得智能弹药的数据装定时间短、装定距离远；

(3)通过设置输出回路，一方面用于提高功率放大电路的输出功率；另一方面滤除射频信号中的电磁干扰信号，使输出的射频信号更稳定，使得接收端装置的充电速率快，且射频信号传输速率高、灵敏度高，从而实现智能弹药数据的快速装定；

(4)通过设置收发前端模块，完成无线供能模块输出的射频信号与无线通信模块输出的通信信号的合路，将不同频率的射频信号和通信信号混合后输出，双频点信号共用同一发射天线，传输速率高，从而实现智能弹药数据的快速装定；

(5)发射天线、收发天线均采用微带阵列天线，其体积小，传输速率快，进一步提高智能弹药数据的装定速率；

(6)收发天线采用以弹体表面为载体的共形微带天线阵列，天线阵的单元数为2单元、3单元或者4单元，每个天线单元由幅相调整板为其馈电，实现360°全向装定；

(7)通过设置RTC守时模块，采用RTC守时模块写入时间数据并启动RTC守时的方式，守时精度高，耗能低；

(8)通过设置发射端装置、接收端装置、发射天线和收发天线的工作频率为S波段，数据传输速率快，传输量大，从而实现智能弹药数据的快速装定。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的一种智能弹药的无线装定装置的系统结构图；

图2为本发明的一种智能弹药的无线装定装置中功率放大器的电路图；

图3为本发明的一种智能弹药的无线装定装置中收发天线的结构图；

图4为本发明的一种智能弹药的无线装定装置中收发天线的仿真模型图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明的一种智能弹药的无线装定装置，其包括发射端装置、接收端装置、发射天线和收发天线。

发射端装置，用于给接收端装置提供电能和智能弹药的装定数据信息。本实施例中，发射端装置的输出端与发射天线的输入端电性连接。优选的，如图1所示，发射端装置包括MCU芯片、存储模块、无线供能模块、无线通信模块、电源管理模块和收发前端模块。

电源管理模块，用于给发射端装置中的各个功能模块供电。

MCU芯片，MCU芯片用于提供和外部上位机的通信接口，提供开发调试接口，控制无线供能模块是否供电、无线通信模块的数据传输，存储智能弹药的装定数据信息，该装定数据信息包括非时敏信息和时敏信息。本实施例中，MCU芯片的I/O口分别与存储模块的输入端、无线供能模块的控制端电性连接，MCU芯片的通信端与无线通信模块的输入端电性连接。本实施例中，不涉及对MCU芯片结构的改进，也不对MCU芯片的型号进行限定，因此，在此不再累述MCU芯片的结构，优选的，MCU芯片可以选用HCF4075BEY，其中，HCF4075BEY的A1端为通信端；B1引脚、B2引脚为I/O口。

存储模块用于存储智能弹药的装定数据信息。本实施例中，存储模块的输入端与MCU芯片的I/O口电性连接。本实施例中，不涉及对存储模块结构的改进，因此，在此不再累述存储模块的结构，优选的，存储模块可以选用SRAM。

无线供能模块，在MCU芯片的控制下产生射频信号，并对该射频信号进行放大、滤波处理，将处理后的射频信号输入至收发前端模块。由于现有常采用电磁耦合式无线装定方式对发射前的弹体进行数据装定，电磁耦合式主要是利用互感来进行无线供能，因此，存在装定时间长、装定距离短的问题，本实施例中，采用射频信号提供电能，基于射频信号的功率高、传输距离远，可实现对接收端装置快速充电，基于射频信号传输速率高、灵敏度高，使得智能弹药的数据装定时间短、装定距离远。本实施例中，无线供能模块的控制端与MCU芯片的I/O口电性连接，无线供能模块的输出端与收发前端模块的第一输入端电性连接。优选的，无线供能模块包括信号发生器、信号放大器、功率放大器和低通滤波器。

信号发生器，在MCU芯片的控制下产生射频信号，并将该射频信号输入至信号放大器，因为现有电磁耦合式无线装定主要是通过100M以下的载波实现无线供能与数据装定，功率较低，传输速率低，存在装定时间长的问题，本实施例中，采用射频信号实现无线功能和数据装定，其功率高，充电速率快，传输速率高，实现智能弹药数据的快速装定。本实施例中，MCU芯片的I/O口与信号发生器的控制端电性连接，信号发生器的输出端通过顺次连接的信号放大器、功率放大器、低通滤波器与收发前端模块的第一输入端电性连接。本实施例中，不涉及对信号发生器结构的改进，也不对信号发生器的型号进行限定，因此，在此不再累述信号发生器的结构，优选的，信号发生器选用SG30000PRO，其中TRJG为信号发生器的控制端。

信号放大器，由于射频信号在无线供能过程中存在衰减，为了实现智能弹药数据的快速装定，因此，设置信号放大器对信号发生器产生的射频信号进行放大处理，并将放大处理后的射频信号输入至功率放大器。本实施例中，信号放大器的输入端与信号发生器的输出端电性连接，信号放大器的输出端与功率放大器的输入端电性连接。本实施例中，不涉及对信号放大器结构的改进，因此，在此不再累述信号放大器的结构，优选的，信号放大器可以选用LFC3。

功率放大器，因为射频信号必须要获得足够的射频功率，才能通过天线发射进行无线供能。因此，本实施例中，设置功率放大器对信号放大器输出的射频信号的进行功率放大，从而控制发射端装置的发射功率并将功率放大后的射频信号输入至收发前端模块，现有功率放大器由于功率管导通速度较低，功率管功耗较高，存在功率放大倍数不足的问题，本实施例的功率放大器功率管导通速率高，功率管功耗低，功率放大倍数高，使得接收端装置的充电速率快，且射频信号传输速率高、灵敏度高，使得智能弹药的数据装定时间短、装定距离远。本实施例中，功率放大器的输入端与信号放大器的输出端电性连接，功率放大器的输出端通过低通滤波器与收发前端模块的第一输入端电性连接。优选的，如图1所示，功率放大器包括功率放大电路和输出回路。

功率放大电路，用于放大信号放大器输出的射频信号的功率，并将功率放大后的射频信号输入至输出回路，现有功率放大由于功率管导通速度较低，功率管功耗较高，存在功率放大倍数不足的问题，本实施例的功率放大电路通过设置谐振电容，其功率管采用二极管并联小电阻的结构，使功率管导通速率高，功率管功耗低，功率放大倍数高，使得接收端装置的充电速率快，且射频信号传输速率高、灵敏度高，使得智能弹药的数据装定时间短、装定距离远。本实施例中，功率放大电路的输入端与信号放大器的输出端电性连接，功率放大电路的输出端与输出回路的输入端电性连接。优选的，如图2所示，功率放大电路包括电容C1-C3、电阻R1、电阻R2、二极管D1-D4、电源管理模块、NPN型三极管Q1和PNP型三极管Q2；其中，信号发生器的输出端通过信号放大器分别与电容C1的一端和电容C2的一端电性连接，电容C1的另一端分别与电阻R1的一端、二极管D1的正极电性连接，电阻R1的另一端、二极管D1的负极均与PNP型三极管Q2的基极电性连接，二极管D2的正极与PNP型三极管Q2的基极电性连接，二极管D2的负极、电源管理模块均与PNP型三极管Q2的发射极电性连接，电容C2的另一端分别与电阻R2的一端、二极管D3的负极电性连接，电阻R2的另一端、二极管D3的正极均与NPN型三极管Q1的基极电性连接，二极管D4的负极与NPN型三极管Q1的基极电性连接，二极管D4的正极与NPN型三极管Q1的发射极电性连接，NPN型三极管Q1的发射极接地，电容C3并联在PNP型三极管Q2的基极和NPN型三极管Q1的基极之间，PNP型三极管Q2的集电极和NPN型三极管Q1的集电极均与输出回路的输入端电性连接。如图2所示，Vi表示信号放大器处理输出的射频信号。

其中，电容C1和电容C2为耦合电容，用于隔离射频信号中的直流干扰信号；电阻R1和二极管D1用于提高PNP型三极管Q2的导通速度，电阻R2和二极管D3用于提高NPN型三极管Q1的导通速度，从而降低PNP型三极管Q2和NPN型三极管Q1的功耗，提高功率放大倍数；二极管D2用于稳定PNP型三极管Q2的静态工作点，二极管D4为偏置二极管，用于稳定NPN型三极管Q1的静态工作点，进一步降低PNP型三极管Q2和NPN型三极管Q1的功耗；电容C3为谐振电容，用于提高提高PNP型三极管Q2和NPN型三极管Q1的导通速度，更进一步降低PNP型三极管Q2和NPN型三极管Q1的功耗；电容C1-C3、电阻R1、电阻R2、二极管D1-D4、电源管理模块、NPN型三极管Q1和PNP型三极管Q2构成功率放大电路，通过设置谐振电容，其功率管采用二极管并联小电阻的结构，使功率管导通速率高，功耗低，功率放大倍数高，使得接收端装置的充电速率快，从而实现智能弹药数据的快速装定。

输出回路，一方面用于提高功率放大电路的输出功率；另一方面滤除射频信号中的电磁干扰信号，使输出的射频信号更稳定，使得接收端装置的充电速率快，且射频信号传输速率高、灵敏度高，从而实现智能弹药数据的快速装定，并输出射频信号至收发前端模块。本实施例中，输出回路的输入端与功率放大电路的输出端电性连接，输出回路的输出端通过低通滤波器与收发前端模块的第一输入端电性连接。优选的，输出回路包括电容C4、电容C5、电感L1和电阻R3；其中，PNP型三极管Q2的集电极和NPN型三极管Q1的集电极均与电容C4的一端电性连接，电容C4的另一端通过电容C5与电感L1的一端电性连接，电感L1的另一端分别与低通滤波器的输入端、电阻R3的一端电性连接，电阻R3的另一端接地。如图2所示，Vo表示输出回路处理输出的射频信号。

其中，电容C4和电容C5为耦合电容，用于滤除功率放大电路产生的直流干扰信号；电感L1与电容C5产生谐振，进一步提高功率放大电路的输出功率；电容C4、电容C5、电感L1和电阻R3构成输出回路，一方面用于提高功率放大电路的输出功率；另一方面滤除射频信号中的电磁干扰信号，使输出的射频信号更稳定，使得接收端装置的充电速率快，从而实现智能弹药数据的快速装定，并输出射频信号至收发前端模块。

滤波器，由于射频在传输过程中受外界磁场和静电干扰影响会产生电磁干扰信号，所以设置滤波器进一步滤除功率放大器进行功率放大后输出的射频信号中包含的电磁干扰信号，输出的射频信号更稳定，使得接收端装置的充电速率快，且射频信号传输速率高、灵敏度高，从而实现智能弹药数据的快速装定。本实施例中，滤波器的输入端与输出回路的输出端电性连接，滤波器的输出端与收发前端模块的第一输入端电性连接；如图1所示，滤波器的输出端为无线供能模块的输出端。本实施例中，不涉及对滤波器结构的改进，因此，在此不再累述滤波器的结构，优选的，滤波器可以选用巴特沃斯滤波器。

无线通信模块，在MCU芯片的控制下收发通信信号，并将该通信信号输入至收发前端模块。本实施例中，无线通信模块的输入端与MCU芯片的通信端电性连接，无线通信模块的输出端与收发前端模块的第二输入端电性连接。本实施例中，不涉及对无线通信模块结构的改进，因此，在此不再累述无线通信模块的结构，优选的，可以选用HSWG-LA。

收发前端模块，完成无线供能模块输出的射频信号与无线通信模块输出的通信信号的合路，并将处理后的混合信号输入至发射天线，该混合信号包括无线供能模块输出的射频信号和无线通信模块输出的通信信号，将不同频率的射频信号和通信信号混合后输出，双频点信号共用同一发射天线，传输速率高，从而实现智能弹药数据的快速装定。本实施例中，收发前端模块的第二输入端与无线通信模块的输出端电性连接，收发前端模块的第一输入端与滤波器的输出端电性连接，收发前端模块的输出端与发射天线的输入端电性连接。本实施例中，不涉及对收发前端模块结构改进，因此，在此不再累述收发前端模块的结构，优选的可以选用合路器；其中，合路器的CH1端口为收发前端模块的第一输入端；合路器的CH2端口为收发前端模块的第二输入端；OUT端为收发前端模块的输出端。

发射天线和收发天线，发射天线，用于接收收发前端模块输出的混合信号，并将该混合信号发送至收发天线；收发天线，用于接收发射天线输出的混合信号，并将接收到的混合信号输入至接收端装置，以及将反馈信号发送至发射端装置。本实施例中，发射天线的输入端与收发前端模块的输出端电性连接，发射天线的输出端与收发天线的输入端信号连接，收发天线的输出端与接收端装置的输入端电性连接。优选的，发射天线、收发天线均采用微带阵列天线，其体积小，传输速率快，进一步提高智能弹药数据的装定速率；本实施例中，如图3所示，收发天线采用以弹体表面为载体的共形微带天线阵列，天线阵的单元数为2单元、3单元或者4单元，每个天线单元由幅相调整板为其馈电，实现360°全向装定；其中，图4为收发天线的仿真模型图。

接收端装置，用于接收收发天线输出的混合信号，并完成接收端装置和发射端装置的信号交互，以及输出装定数据信息。本实施例中，接收端装置的输入端与收发天线的输出端电性连接，接收端装置的输出端输出智能弹药的装定数据信息。本实施例中，如图1所示，接收端装置包括信号分配器、能量转换模块、电源管理模块、无线通信模块、RTC守时模块、存储模块和MCU芯片。

信号分配器，用于接收收发天线输出的混合信号，并对该混合信号进行分配后输出射频信号至能量转换模块，输出通信信号至无线通信模块。本实施例中，收发天线的输出端与信号分配器的输入端电性连接，信号分配器的第一输出端与能量转换模块的输入端电性连接，信号分配器的第二输出端与无线通信模块的输入端电性连接。优选的，不涉及对信号分配器结构的改进，因此，在此不再累述信号分配器的结构，优选的，可以选用SOC-4AA8-1，其中，SOC-4AA8-1的A端口为信号分配器的第一输出端；SOC-4AA8-1B端口为信号分配器的第二输出端。

能量转换模块和电源管理模块，能量转换模块用于将接收到的射频信号转换为电能，并对电能进行存储，将电能输入至电源管理模块；电源管理模块用于对能量转换模块提供的电能进行整形、滤波、DC-DC转换，并给接收端装置中的各个功能模块提供工作电压。本实施例中，能量转换模块的输入端与信号分配器的第一输出端电性连接，能量转换模块的输出端与电源管理模块的输入端电性连接，电源管理模块给接收端装置中的各个功能模块供电。本实施例中，不涉及对能量转换模块和电源管理模块结构的改进，因此，在此不再累述能量转换模块和电源管理模块的结构。

无线通信模块和MCU芯片，电源管理模块给MCU芯片供能，控制无线通信模块发送握手信号给发射端装置中的无线通信模块，发射端装置中的MCU芯片将储存的智能弹药的装定数据信息通过无线通信模块传输给接收端装置中的MCU芯片，MCU芯片将非时敏信息写入存储模块，并将时敏信息写入RTC守时模块，同时启动RTC守时。本实施例中，信号分配器的输出端与无线通信模块的输入端电性连接，MCU芯片的通信端与无线通信模块的输出端电性连接，MCU芯片通过SPI接口与存储模块的输入端电性连接，MCU芯片通过I2C接口与RTC守时模块的输入端电性连接。本实施例中，不涉及对MCU芯片内部算法的改进，也不涉及对无线通信模块结构的改进，因此，在此不再累述MCU芯片的内部算法和无线通信模块的结构，优选的，MCU芯片可以选用HCF4075BEY，其中，HCF4075BEY的A3端为通信端；A10引脚为SPI接口；无线通信模块可以选用H8951。

存储模块和RTC守时模块，存储模块用于存储来自发射端装置智能弹药的非时敏信息；RTC守时模块写入来自发射端装置的时敏信息；现有通常采用存储模块存储时间数据，精度低，耗能高，本实施例中采用RTC守时模块存储时间数据的方式，守时精度高，耗能低。本实施例中，MCU芯片通过SPI接口与存储模块的输入端电性连接，MCU芯片通过I2C接口与RTC守时模块的输入端电性连接；MCU芯片从存储模块和RTC守时模块中读取智能弹药的装定数据信息，并发送给智能弹药。本实施例中，不涉及对存储模块和RTC守时模块结构的改进，因此，在此不再累述存储模块和RTC守时模块的结构，优选的，存储模块可以选用SRAM，RTC守时模块可以选用INS5902。

发射端装置、接收端装置、发射天线和收发天线的工作频率为S波段，数据传输速率快，传输量大，从而实现智能弹药数据的快速装定。

本实施例的工作原理为：发射端装置中的MCU芯片输出控制信号给信号发生器，信号发生器产生射频信号，并将该射频信号输入至信号放大器，信号放大器对射频信号进行放大处理，并将放大处理后的射频信号输入至功率放大电路进行功率放大，再输入至输出回路，一方面提高功率放大电路的输出功率；另一方面滤除射频信号中的电磁干扰信号，输出回路将处理后的射频信号输入至滤波器，滤波器进一步滤除输出回路输出的射频信号中包含的电磁干扰信号，并将滤波处理后的射频信号输入至收发前端模块；同时，发射端装置中的MCU芯片控制无线通信模块产生通信信号，无线通信模块将该通信信号输入至收发前端模块；收发前端模块完成无线供能模块输出的射频信号与无线通信模块输出的通信信号的合路，并将处理后的混合信号输入至发射天线，发射天线接收收发前端模块输出的混合信号，并将该混合信号发送至收发天线，收发天线将接收到的混合信号输入至信号分配器，信号分配器对该混合信号进行分配后输出射频信号至能量转换模块，输出通信信号至无线通信模块，能量转换模块将接收到的射频信号转换为电能，并对电能进行存储，将电能输入至电源管理模块，电源管理模块对能量转换模块提供的电能进行整形、滤波、DC-DC转换，并给接收端装置中的各个功能模块提供工作电压，此时，MCU芯片控制无线通信模块发送握手信号给发射端装置中的无线通信模块，发射端装置中的MCU芯片将储存在存储模块中的智能弹药的装定数据信息通过无线通信模块传输给接收端装置中的MCU芯片，同时MCU芯片将非时敏信息写入存储模块，并将时敏信息写入RTC守时模块，当弹药上的热电池激活后，接收端装置中的MCU芯片从存储模块和RTC守时模块中读取智能弹药的装定数据信息，并发送给智能弹药。

本实施例的有益效果为：通过设置无线供能模块，采用射频信号提供电能，基于射频信号的功率高、传输距离远，可实现对接收端装置快速充电，基于射频信号传输速率高、灵敏度高，使得智能弹药的数据装定时间短、装定距离远；

通过设置功率放大电路，在功率放大电路中设置谐振电容，且功率放大电路的功率管采用二极管并联小电阻的结构，使功率管导通速率高，功率管功耗低，功率放大倍数高，使得接收端装置的充电速率快，且射频信号传输速率高、灵敏度高，使得智能弹药的数据装定时间短、装定距离远；

通过设置输出回路，一方面用于提高功率放大电路的输出功率；另一方面滤除射频信号中的电磁干扰信号，使输出的射频信号更稳定，使得接收端装置的充电速率快，且射频信号传输速率高、灵敏度高，从而实现智能弹药数据的快速装定；

通过设置收发前端模块，完成无线供能模块输出的射频信号与无线通信模块输出的通信信号的合路，将不同频率的射频信号和通信信号混合后输出，双频点信号共用同一发射天线，传输速率高，从而实现智能弹药数据的快速装定；

发射天线、收发天线均采用微带阵列天线，其体积小，传输速率快，进一步提高智能弹药数据的装定速率；

收发天线采用以弹体表面为载体的共形微带天线阵列，天线阵的单元数为2单元、3单元或者4单元，每个天线单元由幅相调整板为其馈电，实现360°全向装定；

通过设置RTC守时模块，采用RTC守时模块写入时间数据并启动RTC守时的方式，守时精度高，耗能低；

通过设置发射端装置、接收端装置、发射天线和收发天线的工作频率为S波段，数据传输速率快，传输量大，从而实现智能弹药数据的快速装定。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种智能弹药的无线装定装置，其包括发射端装置、接收端装置、发射天线和收发天线，其特征在于：所述发射端装置包括MCU芯片、存储模块、无线供能模块、无线通信模块、电源管理模块和收发前端模块；

所述电源管理模块给发射端装置中的各个功能模块供电，MCU芯片的I/O口分别与无线供能模块的控制端、存储模块的输入端电性连接，MCU芯片的通信端与无线通信模块的输入端电性连接，无线供能模块的输出端、无线通信模块的输出端分别与收发前端模块的第一输入端和第二输入端一一对应电性连接，收发前端模块的输出端与发射天线的输入端电性连接，发射天线的输出端与收发天线的输入端信号连接，收发天线的输出端与接收端装置的输入端电性连接，接收端装置的输出端输出智能弹药的装定数据信息，该装定数据信息包括非时敏信息和时敏信息；

所述电源管理模块用于给发射端装置中的各个功能模块供电；

所述MCU芯片用于提供和外部上位机的通信接口，提供开发调试接口，控制无线供能模块是否供电、无线通信模块的数据传输，

所述存储模块用于存储智能弹药的装定数据信息；

所述无线供能模块，在MCU芯片的控制下产生射频信号，并对该射频信号进行放大、滤波处理，将处理后的射频信号输入至收发前端模块；

所述无线通信模块，在MCU芯片的控制下收发通信信号，并将该通信信号发送至收发前端模块；

所述收发前端模块，完成无线供能模块输出的射频信号与无线通信模块输出的通信信号的合路，并输出混合信号至发射天线，所述混合信号包括无线供能模块输出的射频信号和无线通信模块输出的通信信号；

所述发射天线，用于接收收发前端模块输出的混合信号，并将该混合信号发送至收发天线；

所述收发天线，用于接收发射天线输出的混合信号，并将接收到的混合信号输入至接收端装置，以及将反馈信号发送至发射端；

所述接收端装置，用于接收收发天线输出的混合信号，并完成接收端装置和发射端装置的信号交互，以及输出装定数据信息。

2.如权利要求1所述的一种智能弹药的无线装定装置，其特征在于：所述无线供能模块包括信号发生器、信号放大器和功率放大器；

所述MCU芯片的I/O口与信号发生器的控制端电性连接，信号发生器的输出端通过顺次连接的信号放大器、功率放大器与收发前端模块的第一输入端电性连接；

所述信号发生器，在MCU芯片的控制下产生射频信号，并将该射频信号输入至信号放大器；

所述信号放大器，对信号发生器产生的射频信号进行放大处理，并将放大处理后的射频信号输入至功率放大器；

所述功率放大器，用于放大信号放大器输出的射频信号的功率，从而控制发射端装置的发射功率，并将功率放大后的射频信号输入至收发前端模块。

3.如权利要求2所述的一种智能弹药的无线装定装置，其特征在于：所述功率放大器包括功率放大电路和输出回路；

所述信号发生器的输出端通过顺次连接的信号放大器、功率放大电路与输出回路的输入端电性连接，输出回路的输出端与收发前端模块的第一输入端电性连接；

所述功率放大电路，用于放大信号放大器输出的射频信号的功率，并将功率放大后的射频信号输入至输出回路；

所述输出回路，用于提高功率放大电路的输出功率，并输出射频信号至收发前端模块。

4.如权利要求3所述的一种智能弹药的无线装定装置，其特征在于：所述功率放大电路包括电容C1-C3、电阻R1、电阻R2、二极管D1-D4、电源管理模块、NPN型三极管Q1和PNP型三极管Q2；

所述信号发生器的输出端通过信号放大器分别与电容C1的一端和电容C2的一端电性连接，电容C1的另一端分别与电阻R1的一端、二极管D1的正极电性连接，电阻R1的另一端、二极管D1的负极均与PNP型三极管Q2的基极电性连接，二极管D2的正极与PNP型三极管Q2的基极电性连接，二极管D2的负极、电源管理模块均与PNP型三极管Q2的发射极电性连接，电容C2的另一端分别与电阻R2的一端、二极管D3的负极电性连接，电阻R2的另一端、二极管D3的正极均与NPN型三极管Q1的基极电性连接，二极管D4的负极与NPN型三极管Q1的基极电性连接，二极管D4的正极与NPN型三极管Q1的发射极电性连接，NPN型三极管Q1的发射极接地，电容C3并联在PNP型三极管Q2的基极和NPN型三极管Q1的基极之间，PNP型三极管Q2的集电极和NPN型三极管Q1的集电极均与输出回路的输入端电性连接。

5.如权利要求4所述的一种智能弹药的无线装定装置，其特征在于：所述输出回路包括电容C4、电容C5、电感L1和电阻R3；

所述PNP型三极管Q2的集电极和NPN型三极管Q1的集电极均与电容C4的一端电性连接，电容C4的另一端通过电容C5与电感L1的一端电性连接，电感L1的另一端分别与收发前端模块的第一输入端、电阻R3的一端电性连接，电阻R3的另一端接地。

6.如权利要求3所述的一种智能弹药的无线装定装置，其特征在于：所述无线供能模块还包括滤波器；

所述输出回路的输出端通过滤波器与收发前端模块的第一输入端电性连接；

所述滤波器用于滤除功率放大器进行功率放大后输出的射频信号中包含的电磁干扰信号。

7.如权利要求1所述的一种智能弹药的无线装定装置，其特征在于：所述发射天线、收发天线均采用微带阵列天线。

8.如权利要求1所述的一种智能弹药的无线装定装置，其特征在于：所述收发天线采用以弹体表面为载体的共形微带天线阵列，天线阵的单元数为2单元、3单元或者4单元，每个天线单元由幅相调整板为其馈电。

9.如权利要求1所述的一种智能弹药的无线装定装置，其特征在于：所述接收端装置包括信号分配器、能量转换模块、电源管理模块、无线通信模块、RTC守时模块、存储模块和MCU芯片；

所述收发天线的输出端与信号分配器的输入端电性连接，信号分配器的第一输出端与能量转换模块的输入端电性连接，信号分配器的第二输出端与无线通信模块的输入端电性连接，能量转换模块的输出端与电源管理模块的输入端电性连接，电源管理模块给接收端装置中的各个功能模块供电，无线通信模块的输出端与MCU芯片的通信端电性连接，MCU芯片通过SPI接口与存储模块的输入端，MCU芯片通过I2C接口与RTC守时模块的输入端电性连接；MCU芯片从存储模块和RTC守时模块中读取智能弹药的装定数据信息，并发送给智能弹药；

所述信号分配器收发天线输出的混合信号，并对该混合信号进行分配后输出射频信号至能量转换模块，输出通信信号至无线通信模块；

所述能量转换模块用于将接收到的射频信号转换为电能，并对电能进行存储，将电能输入至电源管理模块；

所述电源管理模块用于对能量转换模块提供的电能进行整形、滤波、DC-DC转换，并给接收端装置中的各个功能模块提供工作电压；

所述无线通信模块，电源管理模块给MCU芯片供能，MCU芯片控制无线通信模块发出握手信号至发射端装置中的无线通信模块，并接收发射端装置中MCU芯片输出的智能弹药的装定数据信息；

所述MCU芯片用于控制无线通信模块接收来自发射端装置的无线装定信息，并将非时敏信息写入存储模块，并将时敏信息写入RTC守时模块，同时启动RTC守时；

所述存储模块用于存储来自发射端装置的非时敏信息；

所述RTC守时模块用于写入来自发射端装置的时敏信息，并启动RTC守时。

10.如权利要求1所述的一种智能弹药的无线装定装置，其特征在于：所述发射端装置、接收端装置、发射天线和收发天线的工作频率为S波段。

Images