有限大频率选择表面及其在雷达罩上的应用研究

发布时间：2017-07-30 09:21

  本文关键词：有限大频率选择表面及其在雷达罩上的应用研究

  更多相关文章： 隐身技术 频率选择表面 有限阵列 隐身雷达罩 光学透明频率选择表面

【摘要】：频率选择表面(Frequency Selective Surfaces,简称FSS)是一种具有空间滤波功能的电磁功能材料,它通常由周期排布的金属谐振贴片或金属谐振缝隙图案构成,由于其呈现的优良选频特性,被广泛应用于电磁频谱的各个波段,尤其是在飞行器隐身技术中。将频率选择表面应用于雷达天线罩可以实现雷达制导舱的带外电磁屏蔽,以达到降低雷达散射截面的目的。然而,为满足气动与隐身要求,飞行器雷达罩外形为不可展开的二次曲面,这给频率选择表面的设计、建模、分析与制作带来严峻挑战。目前,国内外关于频率选择表面的研究主要集中在无限大平面频率选择表面的数值计算方法、滤波结构以及谐振图案设计等方面。然而,在实际工程应用中,有限大曲面频率选择表面的设计建模、电磁特性分析是实现其在雷达罩上应用的基础与依据,但目前尚未形成完整的理论框架。因此,论文开展了有限大频率选择表面电磁特性及在雷达罩上的应用研究,论文的主要研究工作如下。论文首先讨论了周期结构的电磁散射物理模型和数学表述方法,推导了模式匹配法的基本原理和实现过程。在此基础上,结合弓形法则测试原理,采用时域有限差分算法对有限大小频率选择表面的电磁特性进行了仿真计算。通过对远场散射参量的数值求解,推导出了有限频率选择表面的透/反射系数表达式,从而为有限频率选择表面的设计与分析奠定了理论基础。其次,论文针对国内外制作频率选择表面雷达罩常采用的柔性屏转移技术及激光雕刻技术途径,分别研究了柔性屏转移技术中引入的误差对频率选择表面雷达罩传输特性与隐身特性的影响,以及可应用于激光雕刻技术制作频率选择表面雷达罩的空间准周期曲面建模设计方法。在分析柔性屏转移技术引入误差对频率选择表面雷达罩传输特性与隐身特性的影响时,论文采用等效平板法将制作工艺中出现的引入误差呈现在等效平板上面,并采用自由空间法进行测试。通过分析测试数据,归纳了不同引入误差对频率选择表面雷达罩传输特性的影响规律,从而为柔性屏转移技术制作频率选择表面雷达罩提供了试验依据。激光雕刻技术是制作三维人工结构的常用技术手段。然而,该方法的技术瓶颈在于尚没有一种完善的在不可展开曲面上进行频率选择表面布阵建模的方法。论文基于空间准周期布阵的原则,开发出了在任意不可展开曲面上的密集/稀疏型频率选择表面布阵建模方法。通过分析由不同布阵算法获得的频率选择表面雷达罩的RCS、透/反射系数、瞄准误差等电性能参数,验证了空间准周期布阵建模方法的可行性与可靠性。为了获得更加精确的打击能力,雷达/红外双模制导成为制导技术的一个发展趋势。对双模制导雷达罩的隐身不仅要实现带外电磁波的屏蔽,还要保证探测窗口的红外高透过率。针对这种隐身需求,论文设计了一种新型光学透明频率选择表面,通过开展其光电特性与电磁传输特性的研究,获得了光学透明频率选择表面人工微结构的优化设计方法,为雷达/红外双模制导武器的隐身提供了一种有效的技术方案。
【关键词】：隐身技术 频率选择表面 有限阵列 隐身雷达罩 光学透明频率选择表面
【学位授予单位】：中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所)
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O482.54
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-10
• 目录10-13
• 第1章 绪论13-27
• 1.1 论文研究背景及意义13-15
• 1.2 隐身技术及雷达散射截面15-17
• 1.3 频率选择表面概述17-20
• 1.4 国内外研究现状20-25
• 1.5 目前存在的问题及论文研究内容25-27
• 第2章 频率选择表面理论分析27-55
• 2.1 频率选择表面Floquet模式27-31
• 2.2 基于Floquet模式分析频率选择表面的传播规律31-41
• 2.2.1 频率选择表面的透射场和反射场32-37
• 2.2.2 Floquet模的传播37-39
• 2.2.3 金属及介质参数对主模传播的影响39-41
• 2.3 有限大频率选择表面透、反射系数分析41-50
• 2.3.1 有限大FSS透、反射系数计算方法41-44
• 2.3.2 有限大频率选择表面散射远场的计算44-48
• 2.3.3 有限/无限频率选择表面对比计算分析48-50
• 2.4 有限大频率选择表面电磁特性分析50-53
• 2.5 本章小结53-55
• 第3章FSS雷达罩工艺研究与误差分析55-75
• 3.1 柔性屏转移法制作FSS雷达罩55-61
• 3.1.1 柔性屏转移法简介55-56
• 3.1.2 雷达天线罩子平面划分设计56-58
• 3.1.3 频率选择表面柔性屏制备研究58-60
• 3.1.4 雷达天线罩精密层合工艺研究60-61
• 3.2 FSS雷达罩引入误差对电磁特性的影响研究61-74
• 3.2.1 FSS设计参数误差对电磁特性的影响61-66
• 3.2.2 周期截断对FSS电磁特性的影响66-74
• 3.3 本章小结74-75
• 第4章 曲面频率选择表面设计75-95
• 4.1 Y环型频率选择表面排布方法介绍75-77
• 4.2 平面准周期布阵法研究77-83
• 4.2.1 平面准周期等半径布阵法77-78
• 4.2.2 准周期布阵误差分析78-83
• 4.3 不可展开曲面空间准周期布阵建模83-91
• 4.3.1 一般二次曲面稀疏排布建模84-87
• 4.3.2 一般二次曲面密集排布建模87-91
• 4.4 三维激光雕刻系统设计91-93
• 4.5 本章小结93-95
• 第5章 频率选择表面雷达罩电磁特性分析95-113
• 5.1 频率选择表面雷达罩电磁特性仿真计算95-106
• 5.1.1 时域有限差分法计算原理概述96-100
• 5.1.2 时域有限差分法求解电大尺寸问题精度分析100-103
• 5.1.3 空间准周期频率选择表面雷达罩仿真分析103-106
• 5.2 频率选择表面雷达罩电磁特性测试分析106-112
• 5.2.1 微波暗室电磁特性测试环境介绍106-108
• 5.2.2 频率选择表面雷达罩测试分析108-112
• 5.3 本章小结112-113
• 第 6 章 双模制导雷达罩上 FSS 设计113-133
• 6.1 光学透明频率选择表面简介113-116
• 6.2 光学透明频率选择表面一体化设计116-123
• 6.2.1 光学透明频率选择表面一体化设计方法116-119
• 6.2.2 一体化设计光学透明频率选择表面计算分析119-121
• 6.2.3 光学透明频率选择表面制备及测试121-123
• 6.3 光学透明频率选择表面红外高透过率优化123-132
• 6.3.1 基于混合周期栅网结构的频率选择表面设计123-125
• 6.3.2 混合周期栅网结构频率选择表面计算分析125-130
• 6.3.3 混合周期栅网结构的频率选择表面测试分析130-132
• 6.4 本章小结132-133
• 第7章 总结与展望133-137
• 7.1 论文研究成果及创新性工作133-134
• 7.2 研究展望134-137
• 参考文献137-147
• 在学期间学术成果情况147-149
• 指导教师及作者简介149-151
• 致谢151

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 舒楠;张厚;李圭源;徐海洋;;基于曲折线单元的小型化频率选择表面[J];探测与控制学报;2010年04期

2 杨国辉;李忻媛;吴群;;具有高角度和极化稳定度的频率选择表面[J];微波学报;2010年S1期

3 沈忠祥,华荣喜;多层频率选择表面的分析[J];电子学报;1992年06期

4 张桐;王晓鲁;李宛露;高前超;杨国辉;;基于十字形的改进新型频率选择表面[J];微波学报;2010年S2期

5 乔学增;李姣;李昱科;骆兴芳;;一种可调复合单元频率选择表面的设计[J];江西师范大学学报(自然科学版);2011年01期

6 史为民;章文勋;;准三维频率选择表面的矢量模式分析[J];东南大学学报;1990年06期

7 贾宏燕;高劲松;冯晓国;孙连春;;一种新型组合单元频率选择表面[J];光学学报;2008年08期

8 孙艳军;董连和;陈宇;冷雁冰;;频率选择表面的分析方法和仿真技术研究[J];红外;2010年03期

9 高劲松;王珊珊;冯晓国;徐念喜;赵晶丽;陈红;;二阶Y环频率选择表面的设计研究[J];物理学报;2010年10期

10 郭兴旺;李尚生;陈佳林;;影响频率选择表面传输特性的参数分析[J];舰船电子工程;2012年11期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 高强;闫敦豹;袁乃昌;付云起;;频率选择表面的有限元分析[A];2005'全国微波毫米波会议论文集（第三册）[C];2006年

2 姜荣;逯贵祯;张锋;李艳霏;;螺旋结构频率选择表面的吸波特性研究[A];第二十届全国电磁兼容学术会议论文集[C];2010年

3 鲍峻松;伍瑞新;钱祖平;杨帆;项阳;;随机分布电阻贴片构成的频率选择表面吸波特性研究[A];2009年全国天线年会论文集（下）[C];2009年

4 宫玉松;杜彪;许安民;;四频段频率选择表面的设计[A];2009年全国天线年会论文集（下）[C];2009年

5 杨红玉;龚书喜;张鹏飞;查锋涛;谭瑞;;高频率稳定性的小型化频率选择表面[A];2009年全国微波毫米波会议论文集（下册）[C];2009年

6 张桐;王晓鲁;李宛露;高前超;杨国辉;;基于十字形的改进新型频率选择表面[A];2010年全国电磁兼容会议论文集[C];2010年

7 李珂;李旭蕾;侯新宇;张澎;;可重构微单元频率选择表面结构的分析与设计[A];2011年全国微波毫米波会议论文集（下册）[C];2011年

8 史为民;章文勋;;准三维频率选择表面的分析[A];1989年全国微波会议论文集（上）[C];1989年

9 林宝勤;张辉;袁乃昌;;谱域法分析含单轴各向异性介质衬底的频率选择表面[A];2005'全国微波毫米波会议论文集（第一册）[C];2006年

10 李松坡;廖斌;;基于超材料的频率选择表面的研究[A];2011年全国微波毫米波会议论文集（下册）[C];2011年

中国博士学位论文全文数据库 前8条

1 郑书峰;频率选择表面的小型化设计与优化技术研究[D];西安电子科技大学;2012年

2 张建;有限大频率选择表面及其在雷达罩上的应用研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2015年

3 左钰;新型三维频率选择结构的研究[D];南京大学;2013年

4 徐欣欣;频率选择表面吸波特性的直接图解法分析与优化设计[D];华中科技大学;2013年

5 许戎戎;基于集总元件加载和分形结构的多频频率选择表面研究[D];南京理工大学;2009年

6 孟凡计;用三维谱域法分析频率选择表面的电磁特性[D];西南交通大学;2008年

7 方春易;厚屏频率选择表面设计及工艺研究[D];长春理工大学;2011年

8 王秀芝;小型化频率选择表面研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2014年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 王良翼;有源可重构频率选择表面分析与设计[D];电子科技大学;2013年

2 吴建华;基于频率选择表面结构的太赫兹吸波器的研究与设计[D];南京邮电大学;2013年

3 刘颖;基于组合单元的频率选择表面设计[D];华中师范大学;2013年

4 李颖;带通型频率选择表面的分析与设计[D];上海交通大学;2007年

5 李沐;一种双波段频率选择表面结构单元的设计与研究[D];南京邮电大学;2012年

6 李婧;新型频率选择表面的研究[D];西安电子科技大学;2012年

7 经纬;宽通带的频率选择表面研究[D];浙江大学;2013年

8 王立超;频率选择表面设计与应用研究[D];南京理工大学;2012年

9 李成凯;频率选择表面的宽带及多频技术研究[D];西安电子科技大学;2014年

10 施凌飞;双频频率选择表面的研究[D];南京理工大学;2010年

，

本文编号：593522