發(fā)布時(shí)間：2020-08-27 07:31

【摘要】：雷達(dá)隱身技術(shù)作為一種提高軍用武器生存力和提升作戰(zhàn)能力的重要手段,對(duì)我國(guó)軍事領(lǐng)域的發(fā)展具有特殊意義,而隱身技術(shù)的關(guān)鍵在于降低目標(biāo)的雷達(dá)散射截面(Radar Cross section,RCS)。相位梯度超表面的提出為自由調(diào)控電磁波指明了方向,同時(shí)也為RCS的縮減提供了新的途徑,而頻率選擇表面(Frequency Selective Surface,FSS)作為一種新型吸波結(jié)構(gòu),在雷達(dá)隱身的應(yīng)用上影響深遠(yuǎn)。本文旨在設(shè)計(jì)一種具有吸波性能的FSS相位梯度結(jié)構(gòu),在正入射4-12 GHz頻率范圍內(nèi)有較好的RCS縮減性能。本文介紹了廣義斯涅耳定律和相位梯度的異常反射原理,又從陣列天線理論推導(dǎo)出相位梯度的RCS縮減原理,為FSS相位梯度結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)提供了理論基礎(chǔ)。同時(shí),通過(guò)對(duì)FSS單元結(jié)構(gòu)的等效電路模型精確建模,使等效參數(shù)對(duì)RCS縮減性能進(jìn)行驗(yàn)證。運(yùn)用MATLAB-CST聯(lián)合仿真的方法設(shè)計(jì)了異常反射型FSS相位梯度結(jié)構(gòu)的兩種基本單元,單元之間的相位差在4-12 GHz保持為180°左右。然后用不同的排布方式、單元塊組成構(gòu)建了若干種相位梯度結(jié)構(gòu),分析了不同結(jié)構(gòu)的RCS縮減性能。選取5*5單元塊組成的一維FSS相位梯度結(jié)構(gòu),仿真結(jié)果能在4.1-12GHz實(shí)現(xiàn)15 dB以上的RCS縮減性能,并闡明了頻率與異常反射角的關(guān)系。將異常反射原理應(yīng)用于加載電阻器件的FSS結(jié)構(gòu)上,形成吸波與異常反射相結(jié)合的FSS相位梯度結(jié)構(gòu)。在目標(biāo)頻段選取兩種具有穩(wěn)定相位差的FSS單元結(jié)構(gòu),然后調(diào)節(jié)電阻阻值優(yōu)化一維FSS相位梯度結(jié)構(gòu)的RCS性能。仿真結(jié)果表明4.1-12 GHz頻率范圍能實(shí)現(xiàn)10 dB以上的RCS縮減,在4.8-10.8 GHz實(shí)現(xiàn)20dB以上RCS縮減性能。為了從理論上證明異常反射、吸收與異常反射相結(jié)合結(jié)合的設(shè)計(jì)思路對(duì)RCS縮減的作用,利用粒子群算法對(duì)FSS單元結(jié)構(gòu)的等效參數(shù)精確提取。等效參數(shù)計(jì)算得到的RCS縮減與仿真結(jié)果中的RCS縮減基本符合,從而證實(shí)了提取參數(shù)的準(zhǔn)確性以及相位梯度結(jié)構(gòu)對(duì)RCS縮減的有效性。最后,制備實(shí)物樣品,采用自由空間法在微波暗室中進(jìn)行樣品的反射率測(cè)量,異常反射型樣品測(cè)試結(jié)果與仿真結(jié)果基本上符合,吸收與異常反射相結(jié)合的樣品在5.4-8.4 GHz測(cè)得反射率低于-30 dB。所以,將相位梯度理論應(yīng)用于吸波型FSS結(jié)構(gòu)上,能同時(shí)發(fā)揮吸波作用和電磁波調(diào)控作用,與只有異常反射的FSS相位梯度結(jié)構(gòu)相比,有更加優(yōu)異的RCS縮減性能。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TN95;E91
【圖文】：

華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文金屬狹縫寬度的變化，能夠?qū)钟蛳辔蛔杂傻剡M(jìn)行調(diào)制，并以此建立了超的折射和反射定律，即廣義的折反射定律[27]。2011 年，哈佛大學(xué) Capass課題組使用“V”形單元結(jié)構(gòu)[28]，如圖 1-1 所示，通過(guò)調(diào)節(jié)“V”形線夾角度，可以使透射（反射）的電磁波產(chǎn)生不同的透射（反射）相位，在介質(zhì)面會(huì)形成相位不連續(xù)因素存在，從而在光波段實(shí)現(xiàn)了對(duì)反射波與折射波傳向的調(diào)控，這一結(jié)果更加證實(shí)了之前廣義折反射定律的概念，引起了國(guó)內(nèi)關(guān)學(xué)者對(duì)相位梯度超表面研究的熱潮。

圖 1-2 (a)近紅外波段“V”形梯度超表面[29](b)方轉(zhuǎn)形超表面紅外波段異常反射[31](c)“H”形超表面紅外波段耦合成表面波[30]有-30 dB 以上的反射率，效率達(dá)到 99.9%以上，如圖 1-3 所示，從能量流動(dòng)以看出入射到超表面結(jié)構(gòu)上的電磁波都被有相位梯度的諧振環(huán)耦合成了表（表面等離激元），從而得到極低的回波能量。

-2 (a)近紅外波段“V”形梯度超表面[29](b)方轉(zhuǎn)形超表面紅外波段異常反(c)“H”形超表面紅外波段耦合成表面波[30] dB 以上的反射率，效率達(dá)到 99.9%以上，如圖 1-3 所示，從能入射到超表面結(jié)構(gòu)上的電磁波都被有相位梯度的諧振環(huán)耦合等離激元），從而得到極低的回波能量。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 魯磊;屈紹波;馬華;夏頌;徐卓;王甲富;余斐;;寬帶雷達(dá)散射截面減縮人工磁導(dǎo)體復(fù)合結(jié)構(gòu)[J];物理學(xué)報(bào);2013年03期

本文編號(hào)：2805812