發(fā)布時(shí)間：2020-04-29 22:11

【摘要】：頻率選擇表面是人工電磁表面的其中一種。按二維周期排列的較大數(shù)量的相同單元形成的平面結(jié)構(gòu)(單層或多層)就稱為頻率選擇表面。其響應(yīng)特性為頻率的函數(shù),入射電磁波照射在其表面時(shí),某些頻帶可完全通過,但另一些頻帶的電磁波則會(huì)出現(xiàn)全反射的現(xiàn)象,在開放空間內(nèi)可起到電磁濾波器的功能。本文首先介紹了頻率選擇表面的由來、發(fā)展動(dòng)態(tài)及其發(fā)展前景,并介紹了與頻率選擇表面類似的二維周期結(jié)構(gòu)在現(xiàn)階段電磁場(chǎng)領(lǐng)域里面的其它應(yīng)用場(chǎng)景。接下來,第二章闡述了頻率選擇表面的基本原理。對(duì)其入射角穩(wěn)定性、交叉極化特性、介質(zhì)層對(duì)頻率選擇表面的影響、單元間隔、單元結(jié)構(gòu)、柵格排列方式等方面進(jìn)行了原理分析和探討。再然后,本文第三章詳細(xì)的介紹了對(duì)帶通型頻率選擇表面方面的研究,對(duì)如何避免高頻通帶毛刺提出了解決辦法和數(shù)值仿真驗(yàn)證,采用亞波長(zhǎng)周期結(jié)構(gòu)以及縱向級(jí)聯(lián)實(shí)現(xiàn)LC網(wǎng)絡(luò)的方式,消除了高頻通道毛刺,并且由于亞波長(zhǎng)結(jié)構(gòu)尺寸小,容易周期排列,從而解決了低頻帶通頻率選擇表面的設(shè)計(jì)難題,得到了較好的設(shè)計(jì)效果。最后,本文嘗試采用開關(guān)二極管實(shí)現(xiàn)了基于可重構(gòu)思想的可重構(gòu)頻率選擇表面的分析和設(shè)計(jì)工作,該部分最大的核心在于合理地考慮二極管的電路模型,其對(duì)實(shí)際頻率選擇表面的LC等效模型有較大影響,會(huì)使得原始模型頻率發(fā)生變化等。本文最終實(shí)現(xiàn)了當(dāng)開關(guān)斷開時(shí)候?qū)崿F(xiàn)帶通濾波,開關(guān)接通時(shí)全頻段阻波的效果。
【圖文】：

（a）SR-71 偵察機(jī) （b）F-117 隱身轟炸機(jī)圖 1-1 早期典型隱身飛機(jī)根據(jù)雷達(dá)方程，在雷達(dá)發(fā)射功率和接收機(jī)靈敏度一定的情況下，雷達(dá)探測(cè)距離的遠(yuǎn)近與被探測(cè)目標(biāo)的雷達(dá)散射截面（Radar-Cross Section RCS）的四次方根成正比。因此，對(duì)平臺(tái) RCS 的縮減顯得尤為重要，一些經(jīng)過特殊設(shè)計(jì)的高隱身特性的平臺(tái)的 RCS 都比較低，如 F-117 的雷達(dá)散射面積僅為-15dBsm 左右，而 F-22 的雷達(dá)散射面積約為-10dBsm。這些隱身飛機(jī)的雷達(dá)散射面積與未采取隱身設(shè)計(jì)的飛機(jī)相比有數(shù)量級(jí)的降低，比如早期的 F-15 的雷達(dá)散射面積是 F-22 的 60~80 倍。根據(jù)雷達(dá)探測(cè)原理，當(dāng)目標(biāo) RCS 縮減 80 倍時(shí)，雷達(dá)探測(cè)距離將所見為原來的三分之一。由此可見，，武器平臺(tái)隱身性能的重要性。美國(guó)一直走在平臺(tái)隱身性能研究設(shè)計(jì)領(lǐng)域的世界前列。先后研制了 SR71 偵察飛機(jī)和 F117 轟炸機(jī)，后續(xù)更是推出來具有絕對(duì)制空權(quán)的諸如 F-22、F-35 戰(zhàn)斗機(jī)，以及更為先進(jìn)的 B2 轟炸機(jī)。如圖 1-所示，以 F-22 和 B-2 為代表的隱身飛機(jī)均采用了機(jī)翼和機(jī)身融合的設(shè)計(jì)方式，提

根據(jù)雷達(dá)方程，在雷達(dá)發(fā)射功率和接收機(jī)靈敏度一定的情況下，雷達(dá)探測(cè)距離的遠(yuǎn)近與被探測(cè)目標(biāo)的雷達(dá)散射截面（Radar-Cross Section RCS）的四次方根成正比。因此，對(duì)平臺(tái) RCS 的縮減顯得尤為重要，一些經(jīng)過特殊設(shè)計(jì)的高隱身特性的平臺(tái)的 RCS 都比較低，如 F-117 的雷達(dá)散射面積僅為-15dBsm 左右，而 F-22 的雷達(dá)散射面積約為-10dBsm。這些隱身飛機(jī)的雷達(dá)散射面積與未采取隱身設(shè)計(jì)的飛機(jī)相比有數(shù)量級(jí)的降低，比如早期的 F-15 的雷達(dá)散射面積是 F-22 的 60~80 倍。根據(jù)雷達(dá)探測(cè)原理，當(dāng)目標(biāo) RCS 縮減 80 倍時(shí)，雷達(dá)探測(cè)距離將所見為原來的三分之一。由此可見，武器平臺(tái)隱身性能的重要性。美國(guó)一直走在平臺(tái)隱身性能研究設(shè)計(jì)領(lǐng)域的世界前列。先后研制了 SR71 偵察飛機(jī)和 F117 轟炸機(jī)，后續(xù)更是推出來具有絕對(duì)制空權(quán)的諸如 F-22、F-35 戰(zhàn)斗機(jī)，以及更為先進(jìn)的 B2 轟炸機(jī)。如圖 1-所示，以 F-22 和 B-2 為代表的隱身飛機(jī)均采用了機(jī)翼和機(jī)身融合的設(shè)計(jì)方式，提升了平臺(tái)的隱身性能。在伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)以后，有一定軍事實(shí)力的國(guó)家均意識(shí)到平臺(tái)隱身性能的重要性，都加緊研制自己的隱身飛機(jī)。如我國(guó)研制的 J-20，俄羅斯新研發(fā)的 T-50 隱身飛機(jī)等。此外，基于隱身飛機(jī)在空戰(zhàn)中的優(yōu)勢(shì)，巡航導(dǎo)彈、海面艦船等武器平臺(tái)也被要求具有一定程度的隱身特性。
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：E11

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本文編號(hào)：2645053