低RCS载体上宽带天线及阵列的隐身设计

发布时间：2017-08-04 04:20

  本文关键词：低RCS载体上宽带天线及阵列的隐身设计

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【摘要】：目标的隐身性能逐渐成为现代电子信息战争中武器装备的重要研制指标,其中低RCS平台上宽带天线的隐身设计是近年来的研究热点。本文主要研究了渐变缝隙天线(TSA)的辐散射特性,对Vivaldi天线单元与其变形天线单元及阵列进行了隐身设计。其中具体的研究内容包括:首先,分析天线散射的基本理论并结合散射天线在开路和短路情况下的散射特性,由天线散射场的基础理论公式推导得到天线端接任意负载时的散射场,同时使得天线散射场的结构项和模式项得以分离。总结了一般微带天线频带展宽和RCS减缩的方法。其次,设计了一款符合工程应用的Vivaldi天线,给出了天线的S11、增益方向图、雷达截面(RCS)等参数。再以该天线为基础,系统地分析对比了具有不同渐变线形式和馈电方式的Vivaldi天线的RCS特性,而后选择具有更低散射特性的对跖Vivaldi天线为参考,通过Bessel拟合曲线替代指数渐变线的改进设计得到两款隐身对跖Vivaldi天线,RCS在整个工作频带内(4.3GHz~12GHz)均得到有效减缩,且阻抗带宽在低频端可获得至少0.5GHz的拓展。分析了介质基板延拓结构对Vivaldi天线辐散射特性的影响,发现槽缝型延拓可有效缩减天线RCS。然后,研究了阵列天线单元端接不同负载时影响RCS相位变化可使不同单元产生的散射场相互抑制,通过调整加载负载或馈电相位的方式控制阵列天线RCS。再利用Vivaldi天线单元巴伦变化产生不同波程差,将天线错落式组阵,各单元产生的反射波矢量迭加相消,在兼顾辐射特性的同时减缩阵列天线的RCS。最后,基于低RCS载体平台的应用背景,设计了一种宽带吸波结构WRAM,并将H面组阵的Vivaldi阵列置于不同平台,仿真结果表明该吸波结构及倾斜的光滑曲面可有效降低天线阵列的RCS,实现阵列隐身设计的目的。
【关键词】：Vivaldi天线 雷达截面(RCS) 阵列天线 隐身设计
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN820
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第一章 绪论9-14
• 1.1 研究的背景与意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-11
• 1.3 本文的研究内容及贡献11-12
• 1.4 本论文的结构安排12-14
• 第二章 天线散射理论14-24
• 2.1 散射相关的一些基本概念14-15
• 2.2 天线散射分析15-18
• 2.2.1 天线的RCS构成16-17
• 2.2.2 天线散射的模式分离17-18
• 2.3 微带天线频带展宽方法18-20
• 2.4 微带天线RCS减缩方法20-22
• 2.5 本章小结22-24
• 第三章 宽带天线RCS减缩方法24-47
• 3.1 宽带天线的散射特性24-28
• 3.2 不同形式Vivaldi天线对比28-34
• 3.3 低RCS对跖Vivaldi天线设计34-43
• 3.3.1 设计思路34-35
• 3.3.2 天线结构35-37
• 3.3.3 天线性能37-43
• 3.4 介质基板延拓方法缩减RCS43-46
• 3.5 本章小结46-47
• 第四章 阵列天线RCS控制技术47-59
• 4.1 阵列天线的散射分析47-49
• 4.2 阵列稀疏化对RCS影响49-51
• 4.3 波束扫描对RCS的影响51-54
• 4.3.1 宽带与宽角扫描的矛盾52-53
• 4.3.2 波束扫描阵列数据分析53-54
• 4.4 波程对消减缩阵列天线RCS54-58
• 4.4.1 阵列设计思想54-56
• 4.4.2 天线阵列设计56-58
• 4.5 本章小结58-59
• 第五章 天线系统及平台隐身设计59-64
• 5.1 天线系统隐身方法59
• 5.2 宽带吸波结构WRAM设计59-61
• 5.3 低RCS平台上的Vivaldi阵列61-63
• 5.4 本章小结63-64
• 结束语64-65
• 致谢65-66
• 参考文献66-70
• 攻读硕士学位期间取得的成果70-71

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本文编号：617722