在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中,軍事設(shè)備的隱身性能是衡量武器裝備性能的重要指標(biāo)之一。在復(fù)雜的電磁環(huán)境中,優(yōu)越的隱身性能可以使己方設(shè)備的存活率得到有效提升,從而充分保證己方戰(zhàn)斗力。雷達(dá)天線作為飛機(jī)、導(dǎo)彈和艦艇等常規(guī)作戰(zhàn)武器的“眼睛”,是發(fā)送和接收信息的重要設(shè)備,其輻射特性需要滿足作戰(zhàn)要求,同時(shí),在敵方雷達(dá)的偵察下,它也是整個(gè)武器雷達(dá)截面(Radar Cross Section,RCS)最主要的貢獻(xiàn)源,因此對(duì)其散射特性也有著很高的要求。正是在這樣的應(yīng)用需求下,本文對(duì)天線在工作狀態(tài)時(shí),如何在不影響正常輻射性能,甚至提升天線輻射性能的條件下,實(shí)現(xiàn)帶內(nèi)和帶外的RCS減縮的方法進(jìn)行研究。本文的工作主要包括以下幾個(gè)方面:第一,研究了人工磁導(dǎo)體表面(Artificial Magnetic Conductor,AMC)在微帶天線RCS減縮中的應(yīng)用。AMC包含了三種不同的人工磁導(dǎo)體單元,通過(guò)將三個(gè)單元兩兩對(duì)應(yīng)周期排布在六邊形結(jié)構(gòu)中,然后沿六邊形結(jié)構(gòu)的每條邊向外進(jìn)行周期延拓構(gòu)成。不同單元組成的陣列在不同的頻段有理想反射相位差,這樣各自產(chǎn)生的反射波便具有相等的幅度和180~°的相位差。根據(jù)相位相消的原理,主方向上的能量便被散射到其他方向。為了考察AMC對(duì)天線輻射性能的影響,將AMC加載在微帶天線介質(zhì)基板的上表面,并與未加載AMC的參考天線相比較。最終,仿真和實(shí)測(cè)結(jié)果均表明,加載AMC對(duì)天線的阻抗匹配特性和輻射特性影響甚微。對(duì)比兩者的散射特性可以得到,在x極化和y極化入射電磁波的垂直照射下,設(shè)計(jì)天線在寬帶內(nèi)得到了良好的RCS減縮效果,覆蓋了微帶天線工作頻段的帶內(nèi)和帶外。第二,研究了極化轉(zhuǎn)換表面在低剖面高增益偶極子天線的應(yīng)用。將極化轉(zhuǎn)換單元周期性排布組成6×6的陣列結(jié)構(gòu),作為偶極子天線的反射板。由于極化轉(zhuǎn)換表面反射波90~°相位旋轉(zhuǎn)的特性,避免了當(dāng)PEC作為反射板時(shí)λ/4的厚度要求,使得天線剖面得到降低。同時(shí),靠近偶極子天線單元的超表面結(jié)構(gòu)表面的感應(yīng)電流增大了天線口徑,使得天線增益得到提高。第三,研究了極化轉(zhuǎn)換表面在實(shí)現(xiàn)輻射波極化轉(zhuǎn)換的應(yīng)用。通過(guò)將極化轉(zhuǎn)換表面用作偶極子天線反射板,利用天線輻射波和反射波具有幅度相等,相位相差90~°的特點(diǎn),兩者疊加形成圓極化波。也就是說(shuō),極化轉(zhuǎn)換表面的加載實(shí)現(xiàn)了偶極子天線單元輻射波從線極化到圓極化的轉(zhuǎn)換。第四,研究了極化轉(zhuǎn)換表面在陣列天線寬帶內(nèi)RCS減縮的應(yīng)用。將極化轉(zhuǎn)換單元陣列和其鏡像單元陣列棋盤型分布在同一平面中,作為偶極子陣列天線的反射板,并與未加載超表面的參考天線進(jìn)行對(duì)比。最終仿真和測(cè)試結(jié)果表明,參考天線和設(shè)計(jì)天線的阻抗匹配特性和輻射方向圖都基本一致。對(duì)比兩者的散射特性可以得到,設(shè)計(jì)天線在包含陣列天線工作頻段的寬頻段內(nèi)RCS減縮效果良好。
【學(xué)位單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：O441;E92
【部分圖文】：

（b）一單元旋轉(zhuǎn)組成的 AMC 結(jié)構(gòu)[3]圖1.1 不同結(jié)構(gòu)的人工磁導(dǎo)體表面但是，由于 AMC 結(jié)構(gòu)本身的同相反射帶寬有限，這便限制了 RCS 減縮帶寬。為了拓展帶寬，文獻(xiàn)[2]采用同一單元不同尺寸排布的方法，孫厚軍等人設(shè)計(jì)了兩個(gè)大小不等的十字架結(jié)構(gòu)，對(duì)其進(jìn)行棋盤式分布，在 12GHz-24GHz（相對(duì)帶寬達(dá)到 67%）實(shí)現(xiàn)了 5dB 以上的 RCS 減縮。文獻(xiàn)[3]采用了同一單元不同朝向分布的方法，高軍等人便利用開(kāi)口環(huán)的不同朝向進(jìn)行周期分布，在 7.15GHz-10.05GHz（相對(duì)帶寬為 17%）范圍內(nèi)使得 RCS 減小了 10dB。文獻(xiàn)[4]采用了兩種不同單元分布的方法

（b）四頻段結(jié)構(gòu)型吸波體[12]圖1.2 不同形式吸波結(jié)構(gòu)單元為了實(shí)現(xiàn)吸波材料的低剖面、寬頻帶或多頻帶等特性，學(xué)者們進(jìn)行了大量的研究。文獻(xiàn)[10]提出了基于頻率選擇表面和電阻元件加載的吸波結(jié)構(gòu)，分別設(shè)計(jì)了頻帶覆蓋2.2GHz-9.4GHz 和 4.5GHz-17GHz 的吸波材料。文獻(xiàn)[12]提出了一種結(jié)構(gòu)型吸波表面，將單元旋轉(zhuǎn)排布組成吸波表面，在 5.76GHz、6.64GHz、10.8GHz 以及 12.8GHz 四個(gè)頻段實(shí)現(xiàn)了 90%以上的吸波率（AbsorbingRate，AR）。但是，在實(shí)際的應(yīng)用中，現(xiàn)有吸波材料仍然存在頻帶不夠?qū)挘什桓叩膯?wèn)題。1.2.3 頻率選擇表面頻率選擇表面（FrequencySelectedSurface

（b）魚骨形極化轉(zhuǎn)換單元[17]圖1.3 不同結(jié)構(gòu)的極化轉(zhuǎn)換單元2010 年，Keum Cheol Hwang 等人提出一種彎折線型的極化轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，在 14.7GHz-18.0GHz（相對(duì)帶寬為 20%）的頻帶內(nèi)實(shí)現(xiàn)了 90%以上的極化轉(zhuǎn)換[15]。崔鐵軍教授等人通過(guò)一對(duì) V 型結(jié)構(gòu)的極化轉(zhuǎn)換單元，在 77%的相對(duì)帶寬內(nèi)實(shí)現(xiàn)了 90%以上的極化轉(zhuǎn)換率[16]。劉英教授課題組將仿生學(xué)應(yīng)用在單元的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，得到了一種類似魚骨形的極化轉(zhuǎn)換單元，在 104%的相對(duì)帶寬內(nèi)實(shí)現(xiàn)了 50%以上的極化轉(zhuǎn)換率[17]。另外，該課題組還設(shè)計(jì)了一種在介質(zhì)基板上加兩個(gè)金屬通孔的結(jié)構(gòu)，得到了一種高效的極化轉(zhuǎn)換表面
【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 盛明杰;周忠元;李鵬;胡鵬;;基于光/電轉(zhuǎn)換的球形偶極子天線系統(tǒng)研制[J];電子測(cè)量與儀器學(xué)報(bào);2018年12期

2 汪善棟;李民權(quán);潘旭;周永光;沈純純;李玄玄;;一種寬帶高增益磁電偶極子天線設(shè)計(jì)[J];通信技術(shù);2017年02期

3 王文鋒;聞?dòng)臣t;孟東林;;1～2GHz可計(jì)算偶極子天線的研制[J];現(xiàn)代電子技術(shù);2015年05期

4 赫明璐;薛嚴(yán)冰;宋智;;一種新的RFID標(biāo)簽偶極子天線設(shè)計(jì)方法[J];遙測(cè)遙控;2013年06期

5 李黎;李睿;居美艷;;超寬頻帶小尺寸對(duì)數(shù)周期偶極子天線設(shè)計(jì)分析[J];電子技術(shù);2011年10期

6 石新軍;;電偶極子天線電磁場(chǎng)輻射特性[J];蘭州大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2009年S1期

7 金元松;任曉飛;冀海鳴;何紹林;;對(duì)數(shù)周期偶極子天線全空間可變相位中心[J];電波科學(xué)學(xué)報(bào);2007年02期

8 鄧鵬;柳超;張志剛;;集合線對(duì)對(duì)數(shù)周期偶極子天線的影響[J];海軍工程大學(xué)學(xué)報(bào);2006年02期

9 周偉華;印制偶極子天線單元的仿真設(shè)計(jì)[J];現(xiàn)代電子;2000年03期

10 姚愷,賈忠偉;地面偶極子天線輻射功率的測(cè)定[J];新鄉(xiāng)師范高等�？茖W(xué)校學(xué)報(bào);1999年04期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 廖艷蘋;基于圓柱載體的共形偶極子天線陣性能研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2007年

2 馮波濤;無(wú)線通信系統(tǒng)中的多頻寬帶天線研究[D];北京郵電大學(xué);2015年

3 王浩;寬帶定向天線及陣列研究[D];西安電子科技大學(xué);2016年

4 安文星;新型寬帶電磁偶極子微帶天線的研究[D];北京郵電大學(xué);2012年

5 羅宇;多偶極子天線研究及其應(yīng)用[D];華南理工大學(xué);2015年

6 易敏;無(wú)線電手持設(shè)備的射頻輻射機(jī)理及綠色設(shè)計(jì)的研究[D];北京郵電大學(xué);2009年

7 劉琦;基于無(wú)源射頻識(shí)別系統(tǒng)的天線設(shè)計(jì)[D];浙江大學(xué);2016年

8 吳江牛;小型超寬帶天線技術(shù)研究[D];電子科技大學(xué);2015年

9 張泳;人工磁導(dǎo)體在電磁輻射及散射問(wèn)題中的應(yīng)用研究[D];電子科技大學(xué);2011年

10 張關(guān)喜;移動(dòng)通信天線關(guān)鍵技術(shù)研究[D];西安電子科技大學(xué);2016年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 張楠;寬帶圓極化毫米波天線研究[D];西安電子科技大學(xué);2019年

2 蔡怡;可重構(gòu)磁電偶極子天線設(shè)計(jì)[D];西安電子科技大學(xué);2019年

3 劉莉薇;基于印刷偶極子天線和錐削縫隙天線的寬帶寬波束設(shè)計(jì)[D];西安電子科技大學(xué);2019年

4 張哲;微帶天線和交叉偶極子天線的寬帶技術(shù)研究[D];西安電子科技大學(xué);2019年

5 王帥;用于寬帶RCS減縮的電磁超表面研究[D];西安電子科技大學(xué);2019年

6 衡藝能;寬帶圓極化偶極子天線研究[D];西安電子科技大學(xué);2019年

7 馮超強(qiáng);定向?qū)拵A極化天線研究[D];西安電子科技大學(xué);2019年

8 程永霞;寬帶電磁偶極子天線的研究[D];山東科技大學(xué);2018年

9 張澤勝;緊湊型寬帶磁電偶極子天線的研究[D];杭州電子科技大學(xué);2019年

10 楊一娟;基于人工表面等離子體激元的小型化天線研究[D];北京交通大學(xué);2019年

本文編號(hào)：2874151