陶瓷基頻率選擇表面的設(shè)計(jì)與制備.pdf

1、隨著電磁隱身技術(shù)在國(guó)防科技領(lǐng)域的迅猛發(fā)展,頻率選擇表面(FSS)天線罩已經(jīng)逐漸成為關(guān)鍵技術(shù)而受到人們?cè)絹?lái)越多的重視。FSS天線罩不僅起著承載、隔熱等作用,還對(duì)電磁波進(jìn)行頻率選擇,從而有效降低飛行器雷達(dá)散射截面(RCS),實(shí)現(xiàn)電磁隱身。隨著飛行器飛行速度的不斷提高,傳統(tǒng)有機(jī)材料天線罩已經(jīng)不能適應(yīng)超高速飛行過(guò)程中產(chǎn)生的高溫惡劣環(huán)境,具有良好透波性能、耐高溫、抗熱沖擊、高機(jī)械強(qiáng)度的陶瓷材料成為天線罩材料的熱門(mén)。而如何成功制備陶瓷基FSS天線罩

2、已經(jīng)成為超高速飛行器隱身技術(shù)的瓶頸。本文在前人基礎(chǔ)上對(duì)陶瓷基頻率選擇表面做了相關(guān)研究工作。一方面研究了頻率選擇表面的基本原理以及在天線罩中的應(yīng)用,成功設(shè)計(jì)出多種 X波段帶通型多屏頻率選擇表面。另一方面以摻雜Li2O-K2O-Al2O3石英陶瓷為原料,并采用高溫共燒陶瓷工藝(HTCC)探索平板多屏陶瓷基FSS的制備方法,解決了相關(guān)技術(shù)難題并獲得相關(guān)工藝參數(shù)。
　　首先,本文對(duì)摻雜 Li2O-K2O-Al2O3石英陶瓷的性能進(jìn)行了研究

3、,測(cè)試并分析了摻雜石英陶瓷的介電性能、力學(xué)性能和熱學(xué)性能。實(shí)驗(yàn)測(cè)試證明,該陶瓷介電常數(shù)可達(dá)4.37,介電損耗0.0038(14GHz),常溫下抗彎強(qiáng)度可達(dá)163MPa,成功克服了傳統(tǒng)石英陶瓷機(jī)械強(qiáng)度差的缺點(diǎn)。同時(shí)陶瓷結(jié)構(gòu)十分致密,可望具有一定的抗雨蝕砂蝕能力。該材料具有作為天線罩材料的潛力并可與HTCC工藝兼容。
　　其次,本文總結(jié)了FSS的基本理論、分類以及應(yīng)用并設(shè)計(jì)出多種X波段多屏FSS。本文在傳統(tǒng)耶路撒冷十字結(jié)構(gòu)多屏FSS的

4、基礎(chǔ)上通過(guò)采取改進(jìn)優(yōu)化措施如采用封閉環(huán)狀結(jié)構(gòu)、加載金屬枝節(jié)等措施成功設(shè)計(jì)出各具特點(diǎn)的多屏FSS。仿真證明對(duì)普通耶路撒冷十字單元加載環(huán)狀結(jié)構(gòu)可以使 FSS具有更小的單元尺寸并提升其入射角度穩(wěn)定性,消除帶外波形畸變并提升帶外抑制性能;對(duì) FSS單元加載金屬枝節(jié)能有效降低 FSS單元尺寸提升入射角度穩(wěn)定性;采用新型結(jié)構(gòu)天線-濾波器-天線結(jié)構(gòu)可以產(chǎn)生單邊陡降濾波響應(yīng),同時(shí)使 FSS具有較低的剖面,這都是傳統(tǒng)FSS所不具有的;采用高階分形結(jié)構(gòu)FS