天线阵列带内超宽带隐身技术研究

摘要

本文主要针对天线阵列的带内超宽带（Ultra-Wide Band，UWB）雷达散射截面积（Radar Cross Section，RCS）缩减问题，研究了阵列结构与阵列散射特性的关系，提出了实现超宽带天线阵列带内低散射的隐身设计方法。论文的研究成果主要包括：
　　（1）将传统平面阵列的散射阵因子计算公式拓展到了非平面阵列的情况，并编写MATLAB程序计算了1×4和4×4理想点源非平面阵列的散射阵因子，从理论上验证了无源对消技术用于阵列RCS缩减的正确性。在此基础上，提出了多频点对消的新方法，实现非平面天线阵列的带内超宽带隐身。
　　（2）给出了一款经典的X波段Vivaldi天线，在综合考虑天线单元间耦合的前提下，基于无源对消技术研究了由该款天线组成的1×4天线阵列的散射特性，仿真结果表明了无源对消用于该天线阵列RCS缩减的有效性。研究了基于多频点对消方法的该款天线阵列的隐身设计，仿真结果显示，在4×4的阵列中实现了整个X波段上平均21.91 dB的RCS缩减，后向RCS在整个X波段均小于-25dBsm，同时保证了天线阵列良好的辐射性能。
　　（3）基于多频点对消方法，深入研究了X-Ku波段的Vivaldi天线直线阵和平面阵的隐身设计。仿真结果表明，在整个6-18GHz频段内天线直线阵和平面阵的平均RCS缩减量分别为7.59dB和10.25dB，带内的后向RCS基本保持在-25dBsm以下。相比单频点对消方法，基于多频点对消方法设计的宽带天线阵列拥有频带更宽的RCS缩减效果。
　　（4）进一步，验证了多频点对消方法应用于隐身宽带天线阵列设计的普适性。对4×4的X波段准八木天线阵列进行隐身设计，仿真结果表明，在带内获得了平均19.3dB的RCS缩减效果，后向RCS在整个X波段均小于-25dBsm，同时天线阵列的辐射特性满足工程使用要求。最后指出了隐身天线及隐身天线阵列RCS测量的技术难点，探讨了SMA射频连接器对隐身天线RCS测量带来的影响，并针对该问题提出了解决方案。

目录

声明

第一章 绪 论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 天线及天线阵列隐身技术研究现状

1.3 论文内容安排

第二章 超宽带天线阵列隐身设计方法

2.1 散射阵因子在非平面天线阵中的扩展

2.2 基于散射阵因子的无源对消技术

2.3 基于多频点对消的带内超宽带隐身技术

2.4 本章小结

第三章 X波段Vivaldi天线阵列的隐身设计

3.1 X波段Vivaldi天线单元

3.2 无源对消结构的散射全波分析

3.3 天线阵列的带内超宽带隐身设计

3.4 本章小结

第四章 X-Ku波段Vivaldi天线阵列的隐身设计

4.1 X-Ku波段Vivaldi天线单元

4.2 1×4直线阵列的隐身设计

4.3 3×3平面阵列的隐身设计

4.4 本章小结

第五章 X波段准八木天线阵列的隐身设计

5.1 X波段准八木天线单元

5.2 天线阵列的带内超宽带隐身设计

5.3 关于隐身天线RCS测量问题的初步探讨

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

参考文献

致谢

在校期间的研究成果及发表的学术论文