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题目:FSS隐身天线罩的电气性能分析与设计

关键词:隐身技术;电磁散射;频率选择表面(FSS);Floquet定理;波导滤波器

  摘要

天线罩是用来保护雷达天线系统免受外界因素影响的透波装置。现代战争电子化的特点要求作战武器中的天线系统需具备一定的隐身能力。采用频率选择表面技术的隐身天线罩是减缩天线系统雷达散射截面(RCS)的一个重要方法。频率选择表面(简称FSS)是一种二维周期结构,能够有效控制电磁波的反射和传输。FSS天线罩可以使天线在自身的工作频率上正常地收发电磁信号,而有效反射其它频率处的外界电磁波,从而降低天线系统带外的RCS。本文以典型介质天线罩为基础,首先研究了加载FSS的隐身天线罩的电气性能分析方法。基于物理光学法建立了隐身天线罩-天线系统的散射分析模型,并给出了详细的计算步骤。同时,讨论了FSS加载罩壁结构的平板分析。针对机载隐身天线罩的应用,本文重点研究了频率选择表面技术。首先从周期结构的Floquet定理出发,给出了Floquet模式的物理意义。讨论了栅瓣现象及其与高阶Floquet可传输模之间的联系。本文以电磁仿真软件CST为工具,详细研究了厚壁波导型FSS的滤波特性。为解决厚壁型FSS中心频率随入射波角度漂移的问题,提出一种三维/立体型FSS设计——波导滤波器型FSS,并使用CST仿真验证了设计方法的正确性。本文同时对圆波导贴片型、同轴线型、双层蜂窝型单元形式的多种FSS结构进行了仿真分析与对比。并讨论了介质加载对FSS性能产生的影响。最后对应用于隐身天线罩的FSS设计提出了有意义的建议。