● 摘要
雷达舱是飞行器头向的三大强散射源之一，频率选择表面(FSS: Frequency Selective Surface)带通雷达罩是解决雷达舱隐身的重要技术途径。在雷达工作频带之外，FSS雷达罩等效为全反射金属罩，利用其流线形表面将探测信号散射到其他方向；在雷达工作频带内，具有良好的透波性能，不影响雷达的正常工作。对于现役飞行器隐身改装和新型隐身飞行器设计，研究FSS带通雷达罩具有重大的实际意义。FSS带通雷达罩的应用目前主要受到有限曲面FSS的分析与设计技术、FSS罩壁结构设计技术以及复合工艺等方面的制约。本文结合上述问题，深入研究带通FSS的传输特性，以互导纳法为基础，进行了等效电路模型提取与机理分析、FSS阵列一维截断与弯曲效应的严格数值计算、典型单/双层FSS罩壁结构的传输与损耗特性分析、即贴型和一体化复合型FSS结构实验测试等四个方面的研究工作并取得创新性成果。基于导纳特性提出了获取等效电路模型的新方法，并进行了等效电路机理研究和透射场的传播与衰减特性分析。研究狭缝阵列的导纳在圆图中的轨迹与无源端口网络的相似性，并基于所获取的等效电路模型对介质加载效应进行了机理分析。透射场中高阶模分量随观察点远离阵列表面而迅速衰减，最终透射总场收敛于主模透射场，基于这一特性解释了介质加载厚度变化对谐振特性的影响。扩展了平面FSS的互导纳分析方法，应用于一维有限平面和曲面狭缝阵列的谱域分析，系统的评估了FSS阵列的一维截断与弯曲效应。主要研究内容包括狭缝阵列一维截断与弯曲时磁流分布、散射方向图及传输特性的变化，并全面考察单元列数、曲率半径、曲面张角等多个参数的影响。与无限阵列相比，截断和弯曲导致边缘单元磁流分布起伏，散射方向图波束展宽且副瓣电平升高，谐振频率、传输带宽和透射系数均发生变化。揭示了平面电磁波在FSS结构中的带内传输损耗机理，并以此为基础进行了实心壁和A夹层加载的FSS罩壁结构电性能分析。将带内传输损耗的主要机理区分为介质损耗和失配损耗，研究入射波参数、阵列参数、介质厚度及加载方式等诸多因素对损耗特性的影响，并分析了实心壁和A夹层加载的单/双层FSS罩壁结构传输、损耗以及插入相位移和交叉极化特性。开展了带通FSS实验研究，对即贴型FSS和一体化复合型FSS进行了大量实验测试，并设计、制作和测试了单曲圆锥形一体化复合A夹层FSS雷达罩试验件。即贴型FSS结构中，基底膜和粘合胶层及其与介质之间的复合方式对FSS传输特性的影响非常明显，空气间隙对FSS结构的传输特性影响与介质厚度和空气间隙大小密切相关。设计制作A夹层FSS雷达罩试件的过程验证了FSS膜的分片设计方法及A夹层FSS罩壁复合结构的一体化加工工艺，并将测试结果与相同参数的平面试件进行了比较。