吸波材料设计及RCS控制技术研究

发布时间：2020-06-08 03:47

【摘要】：吸波材料作为雷达截面控制技术的重要研究内容之一具有很大的应用背景。此外,吸波材料在天线设计中也具有非常广泛的应用。论文对基于有耗频率选择表面的超宽带吸波材料设计进行了针对性的研究,并对具有吸波特性的频率选择表面天线罩及吸波材料在超宽带天线设计中的应用进行了研究,所完成的研究工作如下:首先,论文在调研了Salisbury吸波屏和Jaumann吸波体设计原理的基础上,将吸波屏的纯电阻薄膜置换成由电阻薄膜构成的有耗频率选择表面(Lossy Frequency Selective Surface)。这种频率选择表面单元结构能够为吸波屏的电阻薄膜引入复杂的电抗成分,从而与接地介质板的电抗成分抵消,大大提高吸波材料的有效吸波带宽。以此为基础,结合支撑介质结构可形成基于有耗频率选择表面的宽带吸波材料。论文结合Salisbury吸波屏、Jauamnn吸波体和电路模拟吸波材料的原理,对基于有耗频率选择表面的吸波材料进行了等效电路分析,并通过设计和优化多层复合结构,设计出了可覆盖2-18GHz的超宽带、低厚度、低造价吸波材料。接着,论文结合所设计的吸波材料将有耗频率选择表面与传统无耗带通型频率选择表面(Frequency Selective Surface,FSS)结合,研究了具有吸波特性的频率选择表面天线罩及其在天线RCS减缩中的应用。然后,论文以上述超宽带吸波材料为基础,将其作为超宽带平面螺旋天线和超宽带四臂正弦天线的背腔吸波材料使用。结合对天线馈电结构的合理优化,论文将天线整体的剖面厚度从30mm降低到15mm左右。进一步,论文通过末端电阻加载和结构优化实现了天线整体的轻量化、小型化设计。仿真和实测结果验证了该天线的优良性能。此外,论文还初步研究了对电磁诱饵的雷达截面(Radar Cross Section,RCS)控制技术。论文所研究的内容可以推广应用于各种吸波材料应用场景以及其他该类天线的研制中,具有较好的参考价值和应用潜力。
【图文】：

的发展现状料“薄、轻、宽、强”的目标，设计出吸波性能者从吸波材料理论分析和仿真实验出发，为的研究和实验。一些学者发现由于不同结构的复杂的的电抗特性，因而可以很好地被应用于外学者在 FSS 与传统吸波材料复合方面做了很Costa等人通过将Salisbury吸波屏的纯电阻表高了传统 Salisbury 吸波屏的吸波带宽。D.J.K的 FSS 实现了吸波材料厚度的降低，但是却an 等人通过在接地金属板与电阻屏之间嵌入了吸波材料的带宽[8]。A.Tennant 等人将 AFSS PIN 二极管加载于吸波材料表面的频率选择的电压来调节频率选择表面的特性阻抗，从而波材料[9]。

西安电子科技大学硕士学位论文4图1.2 六边形环有损耗 FSS 吸波材料Costa F 等利用电阻油墨印刷频率选择表面设计了一款工作于在 6～22 GHz 的雷达吸波材料[10]。Seman 等人设计出一种宽带雷达吸波材料，其反射系数在5.4GHz~18GHz 均小于-10dB，他们用加载电阻的频率选择表面替换传统 Salisbury 吸波屏的电阻层，并通过仿真分析优化了加载电阻的大小，，得到了最佳的吸波特性[11]。Egemen 采用模拟电路的分析方法设计了一款双层有损耗频率选择表面吸波材料，这种吸波材料在较宽的工作频带内具有较好的吸波性能。Wei Yuan 等人则通过将边分割的方环 FSS 嵌入两个磁性片之间，设计了一款在 4GHz~18GHz 反射系数小于-10dB的超薄吸波材料[12]。关于将频选型吸波结构应用于 RCS 控制方面，Qiang Chen 等人通过设计一款地板为带通频率选择表面中间为介质层上层为加载 PIN 二极管的频率选择表面，设计出一 款 具 有 吸 波 和 传 输 特 性 的 频 率 选 择 表 面 ATFSS （ AbsorptiveTransmissiveFrequency-Selective Surface）[13]。图1.3 论文中 ATFSS 的单元结构示意图王夫蔚等将结构型吸波材料应用在阵列天线中
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN820

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本文编号：2702492