新型人工電磁材料在天線RCS減縮中的應用技術研究.pdf

1、人工電磁材料(Metamaterial)用來描述自然界不存在的、人工制造的、具有周期性結(jié)構(gòu)的復合材料，它具有自然界不存在的超常物理特性，包括結(jié)構(gòu)型吸波材料(RAS)、電磁帶隙結(jié)構(gòu)(EBG)、頻率選擇表面(FSS)以及左手材料(LHM)等。其中，電磁帶隙結(jié)構(gòu)以及頻率選擇表面結(jié)構(gòu)被頻繁的用在天線設計中用來提高天線的性能，而且在目標隱身方面也有很多應用。
　　本文主要研究人工電磁材料（以EBG與FSS結(jié)構(gòu)為主）的天線RCS減縮技術。首先

2、對于普通的EBG結(jié)構(gòu)以及FSS結(jié)構(gòu)，給出其工作的基本原理以及發(fā)展現(xiàn)狀；其次介紹了雷達散射截面的基本定義以及天線散射的基本理論。為后文EBG以及FSS結(jié)構(gòu)的設計以及RCS減縮等方面提供了理論基礎。在此基礎之上，本文包括以下內(nèi)容：
　　1.首先對影響EBG反射相位帶寬的尺寸參數(shù)進行分析，然后根據(jù)分析結(jié)果，設計出一種圓周排列的EBG結(jié)構(gòu)，并對其結(jié)構(gòu)參數(shù)進行優(yōu)化，確定最終尺寸。將其加載于微帶天線上，其對天線RCS的減縮帶寬寬于普通的EBG

3、結(jié)構(gòu)。最后再對這種EBG結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，使其對天線的輻射影響減小，相對于普通的EBG結(jié)構(gòu)，減縮天線RCS的帶寬從1.2GHz增加到2.1GHz。
　　2.設計了一種環(huán)狀阻抗型FSS吸波結(jié)構(gòu)，并對其單元的電磁特性進行了詳細的分析。在此基礎上將該阻抗型FSS吸波結(jié)構(gòu)應用于微帶陣列天線RCS的減縮中。阻抗型FSS結(jié)構(gòu)由周期排列的FSS單元組成，每個單元均由三個阻抗環(huán)構(gòu)成，陣列天線為2*2的微帶貼片天線陣，并將阻抗性FSS結(jié)構(gòu)排列在陣列天線

4、單元之間。仿真結(jié)果表明，該結(jié)構(gòu)可以在6GHz-22GHz頻段內(nèi)表現(xiàn)出良好的吸波特性。將其加載于微帶陣列天線時，對天線的輻射特性產(chǎn)生的影響較小，且天線的單站RCS減縮效果明顯，最大減縮量可達27dB，實現(xiàn)了寬帶、寬角域的天線RCS減縮。
　　3.FSS結(jié)構(gòu)在天線的RCS減縮方面的應用已經(jīng)比較成熟，但是一般均用于天線的帶外RCS減縮，對于天線帶內(nèi)的RCS減縮比較少。本文設計了一種帶通帶阻可重構(gòu)的FSS結(jié)構(gòu)，可以使FSS結(jié)構(gòu)分時工作于帶