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。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也可以分解為陣列散射因子與單元散射場的乘積。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)對天線RCS的減縮。仿真和測試

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相互抵消,從而減縮微帶天線的RCS。仿真與測試結(jié)果