关于AFSS天线罩及平面透镜天线的设计

发布时间：2020-06-28 08:30

【摘要】：众所周知,现代战争已经不是某区域内敌我双方对垒的军事行动,而是全方位的信息化战争,也就是由电子侦察与反侦察,电子干扰与反干扰,以及电子隐身与反隐身组成的电子对抗。通常是以挂载弹药的飞行器打击为主,而军队行动为辅,战争中主要以先进的军事技术作为后盾。为了提高武器系统的战场生存能力以及突防能力,雷达隐身技术逐渐成为研究的热点,其中,在不影响辐射性能的前提下减缩天线系统的RCS成为雷达隐身技术的重点研究方向。如果只是实现单站隐身,传统的带通频率选择表面(FSS)选频滤波天线罩就可以,这种FSS可以允许某频段信号通过,而其他频段的威胁波被反射到远离来波的方向,但是面对双(多)基站雷达,被反射的来波仍会被探测到,不仅达不到隐身的效果,反而会增加天线系统的雷达散射截面积(RCS)。本文主要研究具有带内透波/带外吸波效果的周期结构—吸波频率选择表面(AFSS),并应用于雷达隐身天线罩的设计。这种隐身天线罩在天线的工作频段内能让信号良好通过;在天线的非工作频段,能吸收电磁波,从而实现天线系统良好的隐身。首先研究方环电阻薄膜吸波体的吸波特性,这种吸波体由上层的方环电阻薄膜,中间的低耗介质以及下层的金属板层构成,通过在金属板上加载频率选择单元,实现了1GHz透波,4GHz-13.5GHz内能达到10dB以上吸波效果的平面天线罩以及20GHz透波且在4.4GHz-13.8GHz和25GHz-32GHz频段内能达到10dB以上吸波效果的平面天线罩;然后研究了由集总电阻集成的吸波体的吸波特性,设计Ka频段透波且在5GHz-16.55GHz频段内能达到至少10dB吸波效果的AFSS平面天线罩,并进一步地通过在其下层的金属反射板上加载双宽频带的带通FSS,实现Ka双频带透波且在7.4GHz-11.7GHz能达到10dB以上吸波效果的AFSS平面天线罩。通过在双频段收发共用的波纹喇叭上加载平面透镜阵列,组成在AFSS透波频段工作的平面透镜天线,平面透镜阵列通过相位补偿将喇叭天线辐射的电磁波的球面波前转化为平面波前,或是将自由空间中任意方向的入射电磁波聚于透镜后方一块区域内,然后再通过馈源天线将电磁波接收,将大大提高喇叭天线效率。通过合理的将上层的阻抗表面与下层的双频段带通FSS集成在六边形的平面周期结构上,在保持单元性能的同时,使其更适合用来做半球形天线罩的阵元。
【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】：2019
【分类号】：TN821.5
【图文】：

来 F-22 服役，飞行器雷达的隐身技术已得到了非常广泛的应用。(a)F-117 (b)F-22图1.1 雷达隐身的飞行器常采用两种有效途径来降低己方目标的 RCS[2]：一，采用吸波或透波材料使己方不反射或少反射电磁波。这些吸波材料通常需具备衰减特性以及阻抗匹配特性，能将电磁波引入内部并耗散其能量；二，通过对外形进行合理设计，使回波视向偏离。飞行器的鼻锥方向某一角度范围是主要威胁来源，因为这个方位容纳着飞行器的雷达天线系统，包括雷达天线及其天线罩，甚至舱内的其他射频组件在内都是该方向上的主要散射源[2]。雷达天线系统因为需要收发电磁波，散射机理更为复杂些，因此为了保障天线系统正常工作，以上提到的雷达吸波材料及外形隐身技术等都不能直接应用于天线系统的隐身问题[3]。1.1.2 天线隐身技术天线隐身技术的主要目标就是既要保证天线自身所具备的辐射性能

MHz 的手机信号都可以良好通过。(a)单元结构 (b)样品照片图1.2 双层结构吸波体[19]2012 年意大利 Filippo Costa 在对最早的 US5400043 中提起的具有吸波/透波特性的概念天线罩进行深入研究的基础上，设计了一款低频透波/高频吸波的 AFSS 天线罩[22]。如图1.3(a)所示，它的结构基本上就是现在应用较多的吸波频率选择表面的最初设计雏形了，上层是电阻性方环周期阵列，下层则是通过交指加载 Jerusalem 十

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本文编号：2732798