基于模式项散射的吸波结构

天线雷达散射截面(RCS)的缩减是隐身平台实现低散射特性的关键.吸波结构是缩减目标RCS的重要技术手段,而又难以避免对天线辐射性能产生恶化影响.针对微带天线提出了基于模式项散射的吸波结构设计方法,利用吸波结构模式项散射与微带天线的结构项散射进行对消,达到天线带外雷达散射截面缩减的效果.通过仿真验证,在工作中心频率为10...     

相控阵天线模式项散射特性研究

相控阵天线是隐身武器平台的重要散射源。该文通过相控阵天线散射模型对其模式项宽带散射特性进行仿真计算,并采用旋转目标散射中心成像方法对天线RCS仿真数据进行微波成像,研究了相控阵天线模式项散射的基本规律,并得到其散射中心分布图。仿真结果表明,相控阵天线斜置和天线端口阻抗匹配可大大减小威胁区域内模式项散射。研究结果对相控阵天线模式项RCS缩减工作具有良好的指导意义。     

低RCS相控阵天线设计

雷达天线是飞机的强散射源之一,对飞机整机RCS的贡献是显而易见的。雷达天线是特殊的散射体,其散射机理比普通散射体更为复杂。相控阵天线在低散射特性方面具有先天优势,对相控阵天线的结构项散射、模式项散射、RCS栅瓣3大强散射源进行了研究,分别对其散射机理进行了分析,并提出了相应的缩减方法,为低RCS相控阵天线的设计提供了依据。采用低RCS综合设计的相控阵天线其散射可以降低10 dB～20 dB,获得很低的RCS散射特性。     

L波段一维低RCS阵列天线设计方法

L波段阵列天线是隐身平台的强散射源之一,其主要散射源包括结构项散射、模式项散射及散射栅瓣三类。对上述三类强散射源进行机理分析,提出相应的缩减方法,完成了天线的RCS(Radar Cross Section雷达散射截面)缩减设计,并针对L波段一维低RCS阵列天线的特点,对结构项散射缩减等方法给出了数值仿真验证。针对所示算例,仿真结果表明,采用矩形平板偏置15°的方法,3 GHz频率下可以将结构项散射由3.5 d Bsm降低到–26 d Bsm。     

一种低剖面阵列天线散射特性研究

宽频带宽角域隐身是下一代隐身飞行器平台的关键特征之一,发展超宽带低剖面高隐身传感器已成为下一代隐身飞行器平台的必然趋势。文章瞄准天线阵列超宽带、轻薄化、高隐身的需求特点,设计了一款低剖面的宽带宽角相控阵隐身阵列天线。采用强互耦超宽带相控阵列技术,使阵列天线具备超宽带轻薄化低剖面特征,并通过宽带宽角阻抗匹配、阵列误差控制等手段缩减阵列天线雷达散射截面。仿真及测试结果表明,该低剖面天线阵列具有优良的宽带宽角辐射特性和低散射特性,基本满足下一代隐身飞行器平台对轻薄化低RCS阵列天线的需求,具有一定的工程应用价值。     

等离子体前馈抛物面隐身天线的一体化设计

研究了等离子体前馈抛物面隐身天线一体化设计的关键性问题。根据单反射面天线的经典理论公式设计了金属前馈抛物面天线和等离子体前馈抛物面天线,并利用CST仿真软件计算了它们的辐射特性,分析了影响等离子体前馈抛物面天线辐射和散射性能的关键参数。仿真表明等离子体抛物面隐身天线具有和金属抛物面天线一样的辐射性能,同时由于等离子体产生和消失的可控性,不工作时就只有介质外壳,具有极低的RCS,其在带内和带外的单站RCS缩减程度和带宽均大于以往相关文献的设计。通过对等离子体反射前馈抛物面天线的研究,为今后进一步实验研究和开发等离子隐身天线奠定了理论基础。     

宽带隐身天线罩设计

实现通信、侦察、电子对抗功能的天线是飞行器的主要散射来源之一,其隐身性能直接影响飞行器的生存能力。对天线进行保护的天线罩的隐身设计是实现天线良好隐身性能难以避开的难题。为此,设计了一种宽带隐身天线罩。通过采用A夹层结构实现天线罩的宽带透波特性,并进一步通过对天线罩透波区域外形设计实现了天线罩的宽带隐身特性,其雷达散射截面(Radar Cross Section,RCS)在X、Ku频段接近-40 dBsm。该宽带隐身天线罩可用于隐身平台上天线散射特性控制。     

X波段柔性编码超表面设计与RCS缩减研究

设计了一种柔性非定向低散射2 bit编码超表面。将4 种具有不同反射相位的基本单元随机排列构成整个相位梯度超表面,其对入射电磁波形成无规则散射,实现RCS 缩减特性。实验结果表明:在频点8.40 GHz处,编码超表面的垂直入射反射率为-13.5 dB,偏离法线-30°-30°范围RCS平均缩减为10.0 dB。进一步的研究结果表明,编码超表面弯曲在直径为7 cm 的圆柱面上,RCS平均缩减可达7.8 dB。该超表面可实现曲面的RCS有效缩减。该柔性编码超表面在天线、电磁隐身等领域具有潜在的应用价值。     

一种低剖面可调谐共形蒙皮天线设计

提出了一种带空气背腔的低剖面可调谐的共形蒙皮GPS天线。该天线基于背腔微带缝隙天线,通过渐变微带线实现耦合馈电和阻抗匹配,通过减小空气背腔深度以及在天线馈电网络和天线阵面连接的位置加入微带并联开路支节实现低剖面设计,通过调节支节的长度实现天线谐振频点可调。该蒙皮天线剖面高度约0.03?,仿真结果显示,该天线实现了超过±20 MHz的驻波谐振频率偏移,并且在频率偏移过程中驻波小于2的带宽均大于20 MHz。本工作为共形蒙皮天线设计提供了技术基础,适用于低频段隐身机载窄带天线设计。     

基于PIN二极管加载的机载相控阵天线RCS缩减

现代飞机未来要实现射频隐身性能的最大化,就要求机载雷达的开机时间越来越短,这就为机载雷达不开机期间,相控阵天线的低RCS 隐身设计提供了可能。在天线非工作时段,加载PIN 二极管有效地减小了微带天线的RCS。PIN 二极管在正向偏置和反向偏置状态下可分别等效为电阻和电容。针对不同入射状态的平面波,依据天线感应电场分布确定PIN二极管的偏置状态,并对正向偏置状态的PIN二极管的等效电阻值进行优化,实现天线RCS的缩减。仿真计算结果表明,在天线非工作时段,优化PIN二极管的工作状态,可以实现当前情况(入射方向、频率)下天线RCS 的缩减,且RCS缩减最大可超过25 dBsm;同时又可保证天线在工作时段的辐射性能不受影响。     

X波段二维宽带宽扫背腔微带天线

设计了一种X波段背腔微带天线,采用探针和口径耦合相结合的馈电方式实现了小单元间距下单层微带贴片的宽带工作,并弱化了馈线寄生辐射对方向图的扰动。设计加工了8×8单元的天线小阵。实测结果表明,该天线在设计要求的2GHz带宽内驻波小于1.5,驻波小于2的相对带宽25%;方向图测试结果表明实现了方位向45°、俯仰向30°的扫描,增益22.8dB,天线效率大于80%,可满足二维宽带宽扫瓦片天线的实际应用需求。     

并联介质加载折叠臂偶极天线的辐射特性

介绍了一种由折叠臂偶极天线和并联介质块组成的小型化超宽带天线。分析了天线的辐射机理,应用时域有限差分(FDTD)方法和完全匹配层(PML)技术对天线的辐射特性进行了研究。计算结果表明:驻波系数小于3时,天线的阻抗带宽达到2.4GHz(3~5.4GHz),并且辐射脉冲保形性较好,可用于无载波超宽带无线数据通信系统。     

基于相位梯度表面的缝隙阵列天线宽带RCS减缩

提出了一种基于耶路撒冷十字单元的相位梯度表面, 并将该表面加载到缝隙阵列天线表面.通过利用该表面将空间波(propagating wave, PW)转化为表面波(surface wave, SW)及奇异反射特性, 天线可以在很宽的频带内实现显著的雷达散射截面(radar cross section reduction, RCS)减缩.与参考天线相比, 设计天线在TE和TM两种极化波垂直和斜入射状态下均在6~18 GHz频带范围内实现了单站RCS减缩, 并且在9.5 GHz处的最大减缩量达到20 dB.与传统的天线RCS减缩技术相比, 该方法可以在保证天线原本辐射性能的基础上同时实现天线带内和带外的RCS减缩.     

一种新型超宽带单极子天线设计与仿真

通过单极子和高介电常数(相对介电常数为38)陶瓷介质谐振器的耦合设计了一种新型类齿状UWB单极子天线,以实现天线超宽频带的目的。采用软件HFSS进行仿真,并对天线模型参数进行优化,得到最佳设计效果。结果表明,该天线频带宽度为2.6~20.0 GHz(S11≤–10 dB),相对带宽达到了154%,满足超宽带天线要求。该天线实现小型化超宽带的同时,在整个UWB匹配频段内,具有良好的驻波比和方向图特性,较好地兼顾了各方面的性能。     

改进型超宽带Vivaldi天线设计与仿真

在传统Vivaldi天线结构的基础上,设计了两种适用于宽带信号收发系统的改进型渐变槽Vivaldi天线以及同轴馈电型对踵Vivaldi天线,并利用电磁仿真软件HFSS对这两种Vivaldi天线的性能进行优化分析.通过对不同结构Vivaldi天线的对比分析结果可以看出改进型渐变槽Vivaldi天线和同轴馈电型对踵Vivaldi天线在频段、带宽、驻波比等方面均达到宽带传输系统的设计要求.     

Radar cross section of symmetric parabolic reflectors withcavity-backed dipole feeds

The monostatic radar cross section (RCS) of a symmetric parabolic reflector antenna with a cavity-backed dipole feed is computed using the method of moments. At frequencies below the operating frequency band of the antenna the dipole contribution is not significant; in the operating band the dipole terminal load condition only affects the RCS near boresight. The f/D ratio of the antenna is shown to have a significant effect on the RCS. By adjusting the focal length, the cavity and paraboloid scattering contributions can be made to partially cancel, yielding a reduction in RCS near boresight     

用于超宽带介电常数测量的Vivaldi天线设计与仿真

在传统Vivaldi天线结构的基础上,设计了两种适用于混合材料介电常数测量的改进型渐变槽Vivaldi天线以及同轴馈电型对踵Vivaldi天线,并利用三维电磁仿真软件HFSS对这几种Vivaldi天线的性能进行优化分析。通过对不同结构Vivaldi天线的对比,分析结果可以看出这两种改进型渐变槽Vivaldi天线和同轴馈电型对踵Vivaldi天线在频段、带宽、驻波比等方面均达到超宽带介电常数测量系统的设计要求,可应用于测量混合材料的介电常数。     

基于机电耦合的有源相控阵天线辐射和散射特性综合优化

针对有源相控阵天线的雷达散射截面(Radar Cross Section,RCS)计算复杂、缩减困难,以及RCS与辐射性能难以兼顾问题,基于阵面结构变形与安装引起的辐射单元位置偏移分析,利用辐射单元相位误差,建立了有源相控阵天线阵列散射因子RCS的机电耦合模型.并基于该耦合模型,应用粒子群优化算法,优化阵面所有辐射单元的安装高度,以实现有源相控阵天线辐射性能和散射性能的全优.仿真结果表明,所建立的耦合模型及综合优化方法能够在保证有源相控阵天线辐射性能的条件下,有效缩减其RCS,具有重要的工程应用价值.     

基于组合梯度超表面的低RCS微带天线设计

针对微带天线的带内和带外雷达散射截面（radar cross section,RCS）减缩问题,提出了一种加载组合梯度超表面的低RCS天线设计方法,以解决传统RCS减缩技术存在的带宽受限和设计复杂问题.该方法将8个梯度方向间隔45°的梯度超单元依次排列在辐射贴片的周围,由于梯度超单元的奇异反射特性,散射场将会被重新分布至各个方向,表现出漫反射效果,从而实现单站和双站的RCS减缩.仿真和测试结果表明:加载组合梯度超表面前后微带天线的RCS在7.2~18.4 GHz减缩了5 dB以上,且微带天线原有的辐射特性基本保持不变.该设计方法具有设计简单、超宽带工作的特点.