● 摘要
随着吸波材料以及其它技术的发展,减缩飞行器本身的雷达散射截面(RCS)已经不再困难。大量的实验结果表明,飞行器上的天线在一定的视角范围内产生很大的雷达截面贡献。天线的雷达散射截面减缩已经成为隐身技术发展中迫待解决的关键课题。Vivaldi天线由于其空间体积小,易于加工,性能优良而被广泛的应用,尤其是在进行大型天线阵的设计时,更是备受青睐。使用恰当的天线阵的设计方法,又可以使vivaldi天线单元的特性提高不少,比如天线的工作带宽,就有可能得到大幅度的扩展。单元vivaldi天线的雷达散射截面(尤其是正方向)的值是比较小的,但是如果其应用到天线阵中,我们就不能不考虑它的散射特性了。以往我们解决天线的散射问题,可以分为带内RCS减缩,带外RCS减缩,而带内RCS减缩的困难最大,它要求我们既要保证天线正常工作,又不能使它的RCS值过大,现实中这一对矛盾很难得到有效解决。本文中应用一种新的研究方法PSS(PHASE SWITCHED SCREEN,简称PSS)来实现vivaldi天线带内RCS减缩。PSS技术是英国的TENNANT 、 CHAMBERS等人在长期的吸波结构技术研究工作基础上提出了相位调制技术,称为相位调制屏(PMS)或相位开关屏技术(PSS)。本方法虽然理论已提出,但是真正的能把它应用到工程上,还存在着很多困难。本文在PSS(PHASE SWITCHED SCREEN)工作原理的基础上,利用RCS分析模型计算了天线在具有PSS结构情况下的散射场,并提出了利用PSS进行Vivaldi天线RCS减缩的工程方法。在研究天线RCS减缩效果的同时,分析了在各种情况下所采用的减缩方法对天线辐射特性的影响,最终的目的是在不影响天线性能的前提下,将PSS技术及可能的各种RCS减缩方式结合,提出一中切实可行的方法对天线工作带宽内RCS进行有效减缩。文中还进行了Vivaldi天线的结构小型化设计,并给出了设计方法。最后利用HFSS软件对RCS减缩效果和辐射特性做了仿真分析,设计中通过采用特殊的方法将天线的低端辐射增益有效加强,优化了此类天线在低端辐射效率不够的缺陷。
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