陶瓷基頻率選擇表面的設計與制備.pdf

1、隨著電磁隱身技術在國防科技領域的迅猛發(fā)展,頻率選擇表面(FSS)天線罩已經(jīng)逐漸成為關鍵技術而受到人們越來越多的重視。FSS天線罩不僅起著承載、隔熱等作用,還對電磁波進行頻率選擇,從而有效降低飛行器雷達散射截面(RCS),實現(xiàn)電磁隱身。隨著飛行器飛行速度的不斷提高,傳統(tǒng)有機材料天線罩已經(jīng)不能適應超高速飛行過程中產(chǎn)生的高溫惡劣環(huán)境,具有良好透波性能、耐高溫、抗熱沖擊、高機械強度的陶瓷材料成為天線罩材料的熱門。而如何成功制備陶瓷基FSS天線罩

2、已經(jīng)成為超高速飛行器隱身技術的瓶頸。本文在前人基礎上對陶瓷基頻率選擇表面做了相關研究工作。一方面研究了頻率選擇表面的基本原理以及在天線罩中的應用,成功設計出多種 X波段帶通型多屏頻率選擇表面。另一方面以摻雜Li2O-K2O-Al2O3石英陶瓷為原料,并采用高溫共燒陶瓷工藝(HTCC)探索平板多屏陶瓷基FSS的制備方法,解決了相關技術難題并獲得相關工藝參數(shù)。
　　首先,本文對摻雜 Li2O-K2O-Al2O3石英陶瓷的性能進行了研究

3、,測試并分析了摻雜石英陶瓷的介電性能、力學性能和熱學性能。實驗測試證明,該陶瓷介電常數(shù)可達4.37,介電損耗0.0038(14GHz),常溫下抗彎強度可達163MPa,成功克服了傳統(tǒng)石英陶瓷機械強度差的缺點。同時陶瓷結構十分致密,可望具有一定的抗雨蝕砂蝕能力。該材料具有作為天線罩材料的潛力并可與HTCC工藝兼容。
　　其次,本文總結了FSS的基本理論、分類以及應用并設計出多種X波段多屏FSS。本文在傳統(tǒng)耶路撒冷十字結構多屏FSS的

4、基礎上通過采取改進優(yōu)化措施如采用封閉環(huán)狀結構、加載金屬枝節(jié)等措施成功設計出各具特點的多屏FSS。仿真證明對普通耶路撒冷十字單元加載環(huán)狀結構可以使 FSS具有更小的單元尺寸并提升其入射角度穩(wěn)定性,消除帶外波形畸變并提升帶外抑制性能;對 FSS單元加載金屬枝節(jié)能有效降低 FSS單元尺寸提升入射角度穩(wěn)定性;采用新型結構天線-濾波器-天線結構可以產(chǎn)生單邊陡降濾波響應,同時使 FSS具有較低的剖面,這都是傳統(tǒng)FSS所不具有的;采用高階分形結構FS