【摘要】：頻率選擇表面(Frequency Selective Surfaces,FSS),是一種由許多無源的諧振單元二維周期性排列構(gòu)成的單層或者多層平面結(jié)構(gòu)。FSS對電磁波和光波具有一定的頻率選擇特性,在金屬薄膜上刻蝕二維周期性孔徑單元或粘貼金屬貼片單元,形成“電振子結(jié)構(gòu)”,從而對電磁波具有按頻率呈現(xiàn)帶通(開孔型)或帶阻(貼片型)的特性。FSS和雷達(dá)罩復(fù)合可以形成FSS雷達(dá)罩,能夠有效減小空天飛行器的雷達(dá)散射截面(RCS),對空天飛行器的雷達(dá)隱身有重要意義。本文以二維平面、規(guī)則曲面、復(fù)雜曲面等多種結(jié)構(gòu)型式雷達(dá)罩FSS的設(shè)計(jì)仿真及高精度高效率加工技術(shù)為研究目標(biāo),開展了較為系統(tǒng)的雷達(dá)罩FSS設(shè)計(jì)與投影式激光精密加工技術(shù)研究。首先,討論了影響平面FSS設(shè)計(jì)的主要因素和模型設(shè)計(jì)方法,分析了幾何尺寸設(shè)計(jì)參數(shù)和平面波入射角度θ對其電磁濾波特性的影響關(guān)系,采用時(shí)域有限積分法進(jìn)行仿真計(jì)算,獲得了其表面電場分布、近場能量分布等表征參量。其次,針對可展性規(guī)則曲面雷達(dá)罩,采用了一種極具工程實(shí)用性的直接貼覆式規(guī)則曲面雷達(dá)罩FSS設(shè)計(jì)與建模仿真方法。詳細(xì)闡述了時(shí)域積分理論算法對于曲面FSS仿真的適應(yīng)性積分模型和改進(jìn)方程,基于時(shí)域有限積分法仿真分析了圓環(huán)縫隙型柱面和錐面共形FSS的傳輸特性曲線及RCS縮減特性。再次,提出了一種直接基于在線測量點(diǎn)云數(shù)據(jù)對復(fù)雜曲面工件進(jìn)行建模與共形周期性圖形布局一體化方法,并且基于CATIA軟件實(shí)現(xiàn)了實(shí)例仿真。利用時(shí)域有限積分法(FITD)對復(fù)雜曲面Y孔FSS雷達(dá)罩進(jìn)行全波仿真分析,同時(shí)引入陣列導(dǎo)引頭相控陣天線,深入研究了復(fù)雜曲面Y孔FSS雷達(dá)罩的寬帶透波率和瞄準(zhǔn)誤差,結(jié)果表明這種新的復(fù)雜曲面雷達(dá)罩FSS建模與布局設(shè)計(jì)方法是一種完全可行的工程化方法。最后,介紹了平行投影式振鏡掃描(PPGS)激光精密刻蝕加工技術(shù)的原理及工藝流程,并基于課題組自主研發(fā)的PPGS激光精密加工設(shè)備,試驗(yàn)加工了平面、柱面和錐面雷達(dá)罩FSS樣品,分析了刻蝕邊界顯微輪廓及SEM微觀結(jié)構(gòu),測試了其傳輸特性曲線。結(jié)果表明PPGS激光精密加工技術(shù)可以兼容平面、規(guī)則曲面及復(fù)雜曲面雷達(dá)罩FSS的加工制造,是解決大型復(fù)雜曲面雷達(dá)罩FSS的高效率、“跨尺度”加工制造的可行技術(shù)方案。
[Abstract]:Frequency selective surface (Frequency Selective surfaces) is a single-layer or multi-layer planar structure composed of many passive resonant units arranged periodically in two dimensions. FSs has certain frequency selective characteristics for electromagnetic and optical waves. Etching two-dimensional periodic aperture units or sticking metal patch elements on metal thin films to form an "electric oscillator structure", Thus, the FSS radome can be formed by the combination of band pass (open hole type) or band stop (patch type) for electromagnetic wave. It is very important to reduce radar cross section (RCS),) of aircrafts effectively. The aim of this paper is to design and emulate the FSS of radar radome with two dimensional plane, regular surface, complex surface, and high precision and high efficiency machining technology. The FSS design of radar radome and the research of projective laser precision machining technology are carried out. Firstly, the main factors affecting the design of planar FSS and the method of model design are discussed. The influence of geometric dimension design parameters and incident angle 胃 of plane wave on the electromagnetic filtering characteristics is analyzed. The finite integration time domain method is used to simulate and calculate. The surface electric field distribution and near field energy distribution were obtained. Secondly, aiming at the developable regular surface radome, a method of FSS design, modeling and simulation of direct-pasted regular curved surface radome is adopted. The adaptive integral model and improved equation of time-domain integral theory algorithm for curved surface FSS simulation are described in detail. Based on the finite integration time domain method, the transmission characteristic curves and RCS reduction characteristics of circular slot cylindrical and conical conformal FSS are simulated and analyzed. Thirdly, an integration method of modeling and conformal periodic graphic layout of complex surface workpieces based on on-line measurement point cloud data is proposed, and an example simulation is implemented based on CATIA software. The full wave simulation analysis of complex curved Y-hole FSS radome is carried out by using the finite integration time domain (FITD) method. At the same time, the wide-band transmittance and aiming error of complex curved Y-hole FSS radome are studied by introducing the array seeker phased array antenna. The results show that the new FSS modeling and layout design method for complex curved radome is a feasible engineering method. Finally, the principle and technological process of parallel projection mirror scanning (PPGS) laser precision etching technology are introduced. Based on the PPGS laser precision machining equipment developed by our research group, the plane, cylinder and cone surface radar cover FSS samples are experimentally processed. The microstructure of etching boundary and the microstructure of SEM are analyzed and the transmission characteristic curves are measured. The results show that the PPGS laser precision machining technology can be compatible with the manufacture of FSS for plane, regular surface and complex surface radome. It is a feasible technical scheme to solve the problem of high efficiency and "cross scale" processing and manufacturing of large complex surface radome FSS.
【學(xué)位授予單位】：溫州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN957;TN249

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本文編號(hào)：2182806