● 摘要
在现代隐身技术的研究领域，吸波材料、目标外形的共形以及等离子体等技术都得到了一定程度的应用和发展。我们提出一种新的有源隐身方法，即采用光带隙结构(PBG）铺设在飞行器表面并在此结构中施加有源器件如变容二极管进行电控，从而实现隐身。这样的新型结构称为有源周期性结构，它可以产生吸收电磁波、减缩表面雷达散射截面（RCS）的能力，可以有效改变入射电磁波反射波束的相位和角度,并且具有工作频带可以人为控制的优点。本文通过理论分析和仿真实验相结合的方法，深入地研究了利用光带隙进行电磁波有源隐身的理论基础、实现机理、基本特性以及该技术涉及的概念和创新之处，为有源隐身系统提供了新的概念、手段和思路。论文的主要内容包括：1、 本文首先对有源隐身理论的概念、基本原理进行了描述，并对使用光带隙结构进行有源隐身的方法进行了理论分析，对研究光带隙结构所使用的计算方法进行了探讨，并讨论了研究所使用的主要计算方法如有限元法。在此基础上，对光带隙结构以及频率选择表面（FSS）和高阻抗结构（HIS）进行了较为详细的讨论和分析，并阐述了利用变容二极管实现有源周期性结构的可行性和方法。2、 其次，系统和全面地探讨了电磁波在介质中的传播特性，以及电磁波在周期性结构中传播时，基板内部所起的物理反应。研究了周期性结构中的电参数如介电常数、导磁率随入射电磁波频率变化的性质和规律，并通过仿真得出了结论，即周期性结构可以产生衰减入射电磁波的能力。3、 在电磁波有源吸收研究方面，提出了结构性吸收的概念。将有源周期性结构分为顶层和介质基板层，即FSS层和通孔层，通过连接在FSS层各金属贴片单元之间的变容二极管实现对整个周期性结构的电控。建立了有源吸收的仿真模型。通过外加电压控制，影响基板介质内的电参数如介电常数、导磁率，进而实现对入射电磁波的有效吸收。4、 在电磁波有源散射研究方面，详细阐述了有源周期性结构有效缩减表面RCS的原理，分析了其机理，并通过仿真准确地验证了其有效性。5、 最后，研究了有源周期性结构对入射电磁波反射相位和反射角度的影响。通过研究入射电磁波在有源周期性结构中辐射阻抗、反射相位以及反射角度的关系，探求电磁波有源反射的机理。并利用HFSS软件中场量计算的扩展功能，编撰了适用的计算电磁波在周期性结构中的透射和反射量值的程序，分析了电磁波的反射相位和反射角度。