具有帶外吸波特性的頻率選擇表面研究

《具有帶外吸波特性的頻率選擇表面研究》是依託中國人民解放軍國防科技大學，由付雲起擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：具有帶外吸波特性的頻率選擇表面研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：付雲起
• 依託單位：中國人民解放軍國防科技大學

中文摘要

隨著隱身技術的發展，雷達天線系統成為載體平台上的強散射源，頻率選擇表面(FSS)是實現天線帶外雷達散射截面（RCS）減縮的有效方法。FSS與天線罩集成，利用其曲面外形將敵方雷達來波反射到其它方向，以降低鼻錐方向的RCS。但是這種降低只在鼻錐方向的一定區域內有效，而其它方向上RCS甚至會增加，使目標易被多基地探測系統發現。因此，本項目提出研究具有吸波特性的新型FSS結構，實現在天線工作頻帶內透明，電磁波可以無遮擋傳播；在天線工作頻帶外，電磁波被有效吸收。和傳統的FSS天線罩隱身技術相比，新型吸波FSS可以保證天線在任何方向都不會出現強的散射。同時其基本結構和製備方法與FSS天線罩一樣，可以保持原天線罩的外形、氣動和機械性能。項目將重點研究FSS通帶設計、帶外吸波特性、吸波/透波一體化設計以及在天線隱身中的套用等內容，並最終完成原理驗證樣機進行性能測試。

結題摘要

隨著隱身技術的發展，雷達天線系統成為載體平台上的強散射源，頻率選擇表面(FSS)是實現天線帶外雷達散射截面（RCS）減縮的有效方法。FSS與天線罩集成，利用其曲面外形將敵方雷達來波反射到其它方向，以降低鼻錐方向的RCS。但是這種降低只在鼻錐方向的一定區域內有效，而其它方向上RCS甚至會增加，使目標易被多基地探測系統發現。本項目提出了吸波/透波一體化FSS理論與設計，能夠實現在天線工作頻帶內透明，電磁波低插損透過；在天線工作頻帶外，電磁波被有效吸收。ATFSS的帶外吸波特性能夠降低全方位的電磁散射，套用在隱身天線罩時可以實現全空域的雷達散射截面（RCS）減縮，在天線隱身技術領域具有重要的理論與套用價值。本項目首先提出了基於等效電路理論的吸波/透波一體化頻率選擇表面（ATFSS）分析與設計方法。結合微波網路和傳輸線理論，通過等效電路分析推導了ATFSS分別實現吸波和透波的阻抗條件，即吸波要求與空間波阻抗匹配，而低插損透波要求阻抗表面層的等效阻抗接近無窮大。針對該矛盾，提出了在ATFSS阻抗表面層的等效電路中引入並聯LC諧振電路以在不同頻段分別滿足吸波和透波阻抗條件。本項目提出了載入帶線型並聯LC諧振結構的透波阻抗表面層設計方法，並實現了高頻透波/低頻吸波ATFSS結構設計，這種具有局域諧振特性的諧振結構具有極小的電尺寸，可等效為準集總元件電路，具有非常穩定的諧振頻率並因此實現了角度穩定性極佳的低插損透波視窗設計。本項目針對實際套用中寬頻透波需求，研究了具有寬頻透波特性的ATFSS設計理論及方法。為了在寬頻帶滿足透波阻抗條件，要求諧振結構應具有較大的等效電感，提出了在六邊形阻抗表面單元中載入螺旋諧振結構的具有寬頻透波視窗的阻抗表面層，並實現了具有高頻寬頻透波和低頻寬頻吸波特性的ATFSS結構設計。提出了載入交指諧振結構的中頻透波阻抗表面設計，並實現了中頻透波/兩側吸波ATFSS設計，其阻抗表面在兩側頻帶都滿足阻抗匹配條件，同時在中頻實現低插損透波。設計的ATFSS結構均進行了實驗測試，驗證了其吸波和透波特性。