天線雷達(dá)散射截面分析與控制術(shù)研究.pdf

1、由于當(dāng)今隱身技術(shù)的飛速發(fā)展,飛行器以及艦艇等武器的雷達(dá)散射截面與以前相比下降了1到2個(gè)數(shù)量級(jí)。同時(shí)由于FSS結(jié)構(gòu)、吸波材料、高阻抗表面等隱身新材料的發(fā)展以及應(yīng)用,使隱身目標(biāo)自身的RCS已經(jīng)非常小。因此影響目標(biāo)隱身性能的主要因素是載體目標(biāo)上的天線。所以,天線RCS的分析研究與減縮技術(shù)對(duì)于目標(biāo)隱身設(shè)計(jì)將變的非常重要。本文從天線RCS的分析與減縮兩個(gè)方面為研究目標(biāo),分別對(duì)天線散射的特性與減縮方法進(jìn)行了研究。本文工作的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)可概括如下:

2、r>　　 1.受到陣列天線輻射方向圖乘積定理的啟發(fā),提出陣列天線散射場(chǎng)也可以分解為陣列散射因子與單元散射場(chǎng)的乘積。同時(shí),根據(jù)陣列天線散射的基本理論,導(dǎo)出了陣列散射因子的表達(dá)式。
　　 通過陣列散射因子,分析了陣列天線散射場(chǎng)的一些重要特性,得到了一些基本結(jié)論:首先,陣列天線散射方向圖主要與陣列結(jié)構(gòu)形式有關(guān),而與單元散射方向圖無關(guān)；其次,陣列天線散射峰值所在的角度位置以及峰值數(shù)目都與陣列單元之間的距離相關(guān),同時(shí)散射峰值會(huì)隨著單元間

3、距的變化按一定規(guī)律而變化；第三,對(duì)半波振子、螺旋天線、微帶天線陣列散射的分析可以看出,陣列散射方向圖特性主要是由陣列結(jié)構(gòu)決定,與陣列天線單元形式無關(guān)。
　　 2.提出了一種綜合陣列天線散射方向圖的新方法。根據(jù)導(dǎo)出的陣列散射因子表達(dá)式,通過改變陣列單元之間的空間分布而對(duì)陣列散射因子進(jìn)行優(yōu)化,從而使陣列天線散射峰值得到明顯的抑制。為了驗(yàn)證本方法,分別對(duì)平面半波振子陣列、線性領(lǐng)結(jié)型天線陣列、波導(dǎo)縫隙陣列的散射方向圖進(jìn)行綜合,仿真與計(jì)算

4、結(jié)果證實(shí)了該方法的正確性。同時(shí),在陣列天線散射方向圖的綜合中發(fā)現(xiàn):無論單元接多大負(fù)載,通過優(yōu)化陣列散射因子得到的單元空間位置都能有效的抑制其散射方向圖。對(duì)于波導(dǎo)縫隙陣列,入射波極化激勵(lì)與不激勵(lì)縫隙電壓時(shí),優(yōu)化得到的縫隙位置對(duì)其散射方向圖的影響非常大。即當(dāng)入射波極化激勵(lì)起縫隙電壓時(shí),通過本方法得到的縫隙位置可以抑制縫隙陣列的散射峰值；而當(dāng)入射波不能激勵(lì)起縫隙電壓時(shí),則無論縫隙位置怎么變,其散射方向圖變化都不大。
　　 3.利用頻率

5、選擇表面的等效電路分析模型,提出了一種新型的頻率選擇表面。該新型FSS結(jié)構(gòu)是通過給傳統(tǒng)金屬方環(huán)FSS結(jié)構(gòu)引入并聯(lián)電感而形成。通過引入并聯(lián)電感,新型FSS結(jié)構(gòu)的阻帶帶寬得到了明顯的減小,從而提高了FSS結(jié)構(gòu)的頻率選擇特性。同時(shí),對(duì)該FSS結(jié)構(gòu)的反射系數(shù)以及反射相位的頻帶特性進(jìn)行分析后,得到結(jié)論:即在阻帶內(nèi),FSS結(jié)構(gòu)對(duì)電磁波的反射與金屬板類似。因此將該FSS結(jié)構(gòu)作為一微帶偶極子天線地板來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的金屬板能實(shí)現(xiàn)對(duì)天線RCS的減縮。仿真和測(cè)試

6、結(jié)果證實(shí)利用FSS地板代替?zhèn)鹘y(tǒng)金屬板可以有效的減小天線RCS。
　　 4.高阻抗表面(HIS)由于其對(duì)特定頻率的垂直入射波具有同相反射特性；同時(shí)金屬表面對(duì)入射電磁波具有180度的反射相位。因此本文提出利用HIS與金屬面的疊加而使兩者反射場(chǎng)在空間相互抵消,從而減小目標(biāo)的RCS。將該想法應(yīng)用到了兩個(gè)微帶天線上,通過給兩微帶天線周圍加載HIS結(jié)構(gòu),這樣使HIS與微帶天線金屬表面的散射場(chǎng)相互抵消,從而減縮微帶天線的RCS。仿真與測(cè)試結(jié)果