新型人工電磁材料在天線RCS減縮中的應(yīng)用技術(shù)研究.pdf

1、人工電磁材料(Metamaterial)用來(lái)描述自然界不存在的、人工制造的、具有周期性結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料，它具有自然界不存在的超常物理特性，包括結(jié)構(gòu)型吸波材料(RAS)、電磁帶隙結(jié)構(gòu)(EBG)、頻率選擇表面(FSS)以及左手材料(LHM)等。其中，電磁帶隙結(jié)構(gòu)以及頻率選擇表面結(jié)構(gòu)被頻繁的用在天線設(shè)計(jì)中用來(lái)提高天線的性能，而且在目標(biāo)隱身方面也有很多應(yīng)用。
　　本文主要研究人工電磁材料（以EBG與FSS結(jié)構(gòu)為主）的天線RCS減縮技術(shù)。首先

2、對(duì)于普通的EBG結(jié)構(gòu)以及FSS結(jié)構(gòu)，給出其工作的基本原理以及發(fā)展現(xiàn)狀；其次介紹了雷達(dá)散射截面的基本定義以及天線散射的基本理論。為后文EBG以及FSS結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)以及RCS減縮等方面提供了理論基礎(chǔ)。在此基礎(chǔ)之上，本文包括以下內(nèi)容：
　　1.首先對(duì)影響EBG反射相位帶寬的尺寸參數(shù)進(jìn)行分析，然后根據(jù)分析結(jié)果，設(shè)計(jì)出一種圓周排列的EBG結(jié)構(gòu)，并對(duì)其結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，確定最終尺寸。將其加載于微帶天線上，其對(duì)天線RCS的減縮帶寬寬于普通的EBG

3、結(jié)構(gòu)。最后再對(duì)這種EBG結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，使其對(duì)天線的輻射影響減小，相對(duì)于普通的EBG結(jié)構(gòu)，減縮天線RCS的帶寬從1.2GHz增加到2.1GHz。
　　2.設(shè)計(jì)了一種環(huán)狀阻抗型FSS吸波結(jié)構(gòu)，并對(duì)其單元的電磁特性進(jìn)行了詳細(xì)的分析。在此基礎(chǔ)上將該阻抗型FSS吸波結(jié)構(gòu)應(yīng)用于微帶陣列天線RCS的減縮中。阻抗型FSS結(jié)構(gòu)由周期排列的FSS單元組成，每個(gè)單元均由三個(gè)阻抗環(huán)構(gòu)成，陣列天線為2*2的微帶貼片天線陣，并將阻抗性FSS結(jié)構(gòu)排列在陣列天線

4、單元之間。仿真結(jié)果表明，該結(jié)構(gòu)可以在6GHz-22GHz頻段內(nèi)表現(xiàn)出良好的吸波特性。將其加載于微帶陣列天線時(shí)，對(duì)天線的輻射特性產(chǎn)生的影響較小，且天線的單站RCS減縮效果明顯，最大減縮量可達(dá)27dB，實(shí)現(xiàn)了寬帶、寬角域的天線RCS減縮。
　　3.FSS結(jié)構(gòu)在天線的RCS減縮方面的應(yīng)用已經(jīng)比較成熟，但是一般均用于天線的帶外RCS減縮，對(duì)于天線帶內(nèi)的RCS減縮比較少。本文設(shè)計(jì)了一種帶通帶阻可重構(gòu)的FSS結(jié)構(gòu)，可以使FSS結(jié)構(gòu)分時(shí)工作于帶