极化旋转超材料在天线RCS缩减中的应用

发布时间：2017-08-09 16:10

  本文关键词：极化旋转超材料在天线RCS缩减中的应用

  更多相关文章： 雷达散射截面(RCS) 极化旋转材料 缝隙阵列天线 圆极化天线 辐射性能 散射性能 宽带

【摘要】：现代电子信息技术的进步促使军事电子技术的迅猛发展,在未来战争中,海、陆、空、天、电磁五维一体的战场格局将成为常态。随着各种新体制雷达的发展,各种军用载体例如飞行器、军舰的隐身特性越来越受到关注。载体的低雷达散射截面特性能够降低敌方雷达对于己方目标的探测能力,从而提高己方目标的战场生存能力和突防能力。对于一些小型的载体,例如无人机,天线的雷达散射截面(RCS)成为整机RCS的主要贡献部分。而天线是各种无线电设备必不可少的器件,承担着发射和接收电磁波的工作。在复杂的电磁环境中,如何在提高载体隐身性能的同时保持天线的正常工作是一个难点,成为各大军事强国研究的热点。公开文献显示,天线RCS的缩减技术从二十世纪八十年代开始研究,经过了30多年的发展,取得了一定的进步。但是天线作为一个特殊的散射体,辐射和散射是两个相互矛盾的方面。传统的RCS控制技术不能简单的应用到天线上。本文主要研究了两种极化旋转材料在天线RCS缩减中的作用。论文的主要内容包括以下几个方面:1.极化旋转材料作为一种新型的人工电磁材料,最开始是应用在太赫兹和光波段,最近几年极化旋转材料才被应用到微波频段。对反射型和透射型极化旋转材料进行了简要的介绍。2.提出了极化旋转材料可以用于散射能量的控制,用于构造低RCS的表面,并且利用普通线极化缝隙阵列天线和低RCS的表面结合,设计了一款低RCS的天线。仿真和实测结果显示,当电磁波垂直入射到新型天线和参考天线上时,实现了天线在6 GHz到18 GHz的宽带单站RCS缩减;并且天线的辐射性能,例如增益,阻抗带宽,方向图保持良好。比较详细的分析了极化旋转材料的极化旋转原理,探究了电磁波垂直入射时,单站RCS缩减的机理。3.提出了将棋盘型的极化旋转材料用于圆极化天线的RCS缩减,这种方法能够在实现天线带内RCS缩减的同时提高天线的增益。棋盘型极化旋转材料是将极化旋转阵列按照棋盘型方式排布而成。一方面,这种极化旋转材料具有反射型极化旋转特性:当线极化的入射波垂直照射到材料上时,在宽带内实现了反射波与入射波相位相差90度左右。另一方面,极化旋转材料还具有透射作用,当天线发射的线极化波垂直照射到材料上时,得到圆极化波。仿真和实测结果显示,新型天线与参考天线相比,RCS在宽带内实现了缩减,并且实现了带内带外的缩减,圆极化轴比带宽变宽,增益提高。
【关键词】：雷达散射截面(RCS) 极化旋转材料 缝隙阵列天线 圆极化天线 辐射性能 散射性能 宽带
【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】：2015
【分类号】：TN820
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-12
• 符号对照表12-14
• 缩略语对照表14-17
• 第一章 绪论17-25
• 1.1 研究的背景和意义17-18
• 1.2 国内外研究现状18-22
• 1.2.1 国内外研究概况18-19
• 1.2.2 国内外研究最新进展19-22
• 1.3 论文研究内容及作者主要工作22-25
• 第二章 天线散射和极化旋转基本理论25-35
• 2.1 雷达散射截面（Radar Cross Section）25-26
• 2.2 天线RCS缩减的一般方法26-27
• 2.3 极化旋转材料的基本原理27-30
• 2.3.1 反射型极化旋转材料27-28
• 2.3.2 透射型极化旋转材料28-30
• 2.4 极化旋转材料缩减RCS的构想30-32
• 2.4.1 两种AMC结构缩减RCS的机理30-31
• 2.4.2 极化旋转材料缩减RCS的机理31-32
• 2.5 本文涉及到的几个概念简介32-34
• 2.5.1 顺序旋转馈电基本原理32-33
• 2.5.2 关于极化的定义33-34
• 2.6 本章小结34-35
• 第三章 基于极化旋转材料的缝隙阵列天线的宽带RCS缩减35-49
• 3.1 引言35
• 3.2 极化旋转材料的设计35-42
• 3.2.1 鱼骨型单元结构及极化旋转机理35-37
• 3.2.2 RCS的极化旋转率37-40
• 3.2.3 PCM缩减RCS的机理40-42
• 3.3 参考天线和新型天线结构图42-43
• 3.4 参考天线和新型天线的辐射特性分析43-45
• 3.5 参考天线和新型天线的散射特性分析45-47
• 3.6 本章小结47-49
• 第四章 基于棋盘型极化旋转材料的低RCS高增益圆极化天线设计49-71
• 4.1 引言49
• 4.2 新型极化旋转材料的透射特性和反射特性研究49-54
• 4.2.1 新型极化旋转材料的透射特性50-52
• 4.2.2 新型极化旋转材料的反射特性在圆极化FP谐振腔中的应用52-53
• 4.2.3 新型极化旋转材料加上金属板后的反射特性53-54
• 4.3 极化旋转材料的参数扫描以及单元天线的辐射特性54-60
• 4.3.1 参数扫描55-58
• 4.3.2 单元天线的尺寸58-59
• 4.3.3 单元天线的辐射特性59-60
• 4.4 高增益低RCS圆极化天线的设计60-65
• 4.4.1 棋盘型极化旋转材料的低RCS特性60-64
• 4.4.2 基于顺序转转馈电的圆极化缝隙天线64-65
• 4.5 新型天线的结构图65-66
• 4.6 参考天线和新型天线的辐射特性分析66-69
• 4.7 参考天线和设计天线的散射特性分析69-70
• 4.8 本章小结70-71
• 第五章 结论和展望71-73
• 5.1 研究结论71
• 5.2 研究展望71-73
• 参考文献73-77
• 致谢77-79
• 作者简介79-81

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本文编号：646145