频率选择表面技术及在天线罩设计方面的应用

摘要

由于在军事和航空领域独到的性能和应用，频率选择表面从2000年以来逐渐成为研究人员的集中研究课题。频率选择表面(FSS)类似于空间微波滤波器，在周期单元尺寸对应的谐振频率一定带宽内分别表现出反射和传输的特性形成滤波的效果。设计多频带、基于立体结构和微型化FSS是国内外专家近几年来的研究趋势。
　　首先总结对频率选择表面常用的有效计算方法，采用等效电路法对典型结构形状的频率选择表面进行理论分析，据此得到等效电路模型，从理论上计算出结构单元参数和频率选择表面特性的关系，并采用MATLAB计算与全波数值计算结果比较验证。
　　其次提出基于十字加载和方环的双频稳定结构单元，并研究了所构成的FSS电特性，包括分析平面波垂直入射时的透射响应曲线、比较改变入射角时曲线变化结果等。通过分析和实验测试结果均说明入射角稳定性一致，在±60°内FSS表现出良好选择性和斜入射稳定性。利用FSS天线罩与圆极化天线一体化设计侧面证实了对圆极化波的不敏感性。
　　进一步探讨所提出的双频选择结构的两方面应用，一个是利用其互补形式的电阻型FSS用于展宽吸波体带宽的分析，在FSS稳定的双频透波的基础上，所设计的吸波体比利用传统结构研究的更薄，总厚度小于3.6毫米，展宽了传统结构吸收体带宽。
　　最后设计新型频率选择天线罩并使用在雷达散射截面(RCS)缩减领域。FSS天线罩既保证了天线稳定的工作环境免受外部干扰又能够降低一定范围内带外RCS，建立理想的天线和天线罩整系统模型，通过偶极子天线确定曲面天线罩的工作频率，讨论FSS天线罩对共形天线阵的参数影响。重点研究共形柱面天线阵在有无柱面天线罩时方向图的比较。值得指出FSS天线罩使天线阵性能改变微小，同时带外RCS在特定方向缩减效果可达10dB之多。
　　以上研究表明基于此新型结构的FSS具有优良的电磁特性，易于应用到设计吸波体和FSS天线罩中。

目录

声明

第一章 引 言

1.1 课题的应用背景及意义

1.2 研究现状

1.3 本文的主要研究内容

第二章 频率选择表面的基础和理论

2.1 频率选择表面概述

2.2 频率选择表面特点及应用

2.3 频率选择表面理论

2.4 小结

第三章 频率选择表面分析和设计

3.1 经典结构

3.2 单元结构设计

3.3 FSS设计

3.4交叉极化

3.5 小结

第四章 基于频率选择表面吸波材料设计

4.1 吸波材料分类

4.2 吸波材料设计研究

4.3 小结

第五章 频率选择天线罩

5.1 天线罩原理

5.2 雷达散射截面

5.3 频率选择天线罩

5.4 天线罩加工测试

5.5 测试结果

5.6 误差分析

5.7 小结

第六章 总结及展望

致谢

参考文献

作者攻硕期间取得的成果