《大規模陣列快速計算及電磁對消隱身方法研究》是依託西安電子科技大學，由張帥擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：大規模陣列快速計算及電磁對消隱身方法研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：張帥
- 依託單位：西安電子科技大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
陣列天線的高效高精度計算與高隱身設計是飛行器等武器平台實現隱身化需要解決的關鍵技術，然而，全波計算技術在處理大規模陣列問題時效率低下，並且傳統雷達隱身技術難以在兼顧超寬頻陣列天線輻射波束控制的前提下、有效對抗其帶內雙/多基雷達組網探測。本項目將研究基於子陣策略的大規模陣列計算技術與基於電磁對消策略的陣列輻散射綜合控制技術，主要內容包括：首先，依據模式展開與模式濾波理論，建立單元陣中場分離的新方法；然後，以此為基礎結合子陣策略，開發大規模陣列輻/散射快速計算技術、及其結構模式項與天線模式項散射場分離技術；最後，建立基於電磁對消的陣列輻散射控制模型，結合上述子陣計算技術與陣列綜合算法，開發大規模陣列輻射與散射綜合最佳化技術。課題研究成果可用於高性能大規模超寬頻陣列天線的分析與設計，既保證其探測、通信等任務所需輻射波束綜合，又有效提升其對抗帶內單基雷達探測、以及雙/多基雷達組網探測的隱身能力。
結題摘要
多任務機載等雷達需要大規模收發陣列天線才能滿足嚴重雜波和干擾情況下探測移動目標的需求，其高輻射低散射設計對於推動我國隱身武器平台的發展具有重要意義。然而全波計算技術在處理大規模陣列問題時效率低下，傳統雷達隱身技術難以在控制輻射波束的同時對抗帶內雙/多基雷達組網探測。因此項目開發了模式濾波結合子陣策略的電磁快速計算新技術、以及基於電磁對消策略的輻射與散射綜合最佳化新技術，具體研究內容與成果如下：(1)推導了基於模式展開與模式濾波理論的陣元場源貢獻分離解析公式，結合一次陣列總場計算與測量數據，即可數學分離各陣元的陣中場。突破了單元陣中散射場無法提取的工程難題，解決了單元陣中輻射場逐個提取的耗時問題。該技術可轉化套用於天線單元陣中貢獻評估與故障診斷。(2)首次提出將上述單元陣中場分離方法結合子陣策略的大規模陣列電磁計算技術，突破了128GB記憶體單機上逾萬陣元規模電磁計算技術瓶頸。與全波方法相比，計算誤差小於1dB，計算記憶體與時間降低90%以上。項目方法可轉化為電磁計算軟體，為陣列天線、電磁周期結構分析提供軟體平台。(3)基於項目計算方法，推導了陣列結構模式項與天線模式項散射場的解析分離公式。與全波方法相比，計算誤差小於1dB，計算記憶體和時間均降低90%以上。該項成果可為陣列隱身方案制定提供理論指導，提升設計效率與效果。(4)將項目計算方法結合最佳化算法，提出基於電磁對消的陣列輻射與散射綜合控制技術，突破了二者相互制約的瓶頸問題。項目通過Vivaldi、緊耦合平面陣列、以及共形微帶陣列天線等實驗，證實項目方法可將陣列天線副瓣抑制於-25dB以下，且單/雙站RCS水平抑制大於20dB。項目方法無需採用雷達吸波材料和進行天線低散射結構設計，為陣列天線的隱身設計提供了一條嶄新有效的技術途徑。課題開發了大規模陣列快速計算軟體、及其輻射與散射綜合控制軟體，其中計算軟體已轉化套用於電大複雜共形頻選天線罩的電磁特性分析，產生了較好的經濟與軍事效益。三年項目研究周期內，已見刊並標註本項目的論文15篇，其中SCI檢索期刊論文10篇、EI檢索期刊論文2篇、國際會議論文3篇；申請國家發明專利3項、授權2項。
