开槽减缩微带天线与阵列rcs分析

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1、2开槽减缩微带天线及阵列RCS研究2空域隐身利用斜射式行波天线阵可以将雷达天线的最大辐射方向保持在飞行器鼻锥方向，而其结构模式项散射的峰值可移到飞行器鼻锥区域以外，其模式项可通过良好的匹配技术来减小。行波阵列的形式可采用波导裂缝阵或微带天线阵，这种方法的优点是天线设计简单，隐身效果显著：缺点是鼻锥区域以外不能隐身。3带外隐身和正交极化隐身当敌我双方雷达处于不同工作频段时，可利用频率选择表面(FSS)来实现对带外威胁雷达的隐身，即在我方雷达工作频带内具有良好的透波性能，不影响天线收发正常工作，而对该频带以外的雷达波有较强的反射作用；同样，当敌我双方处于不同

2、的极化方式时，可选择极化选择表面(PSS)来实现隐身，另外，如果将FSS和PSS巧妙的结合在一起，就可以同时实现带外隐身和正交极化隐身的双重效果。这种天线隐身途径的特点是不需要增加或改动结构，只需用FSS或PSS替代原有的天线罩，因此特别适用于改善现有的或正在研制的雷达天线隐身性能。它的缺点是对同极化同频率的威胁雷达波无能为力。4带内同极化隐身在天线工作频带内对相同极化的威胁雷达波要实现隐身特性，这是一件极其困难的任务，此时虽然模式项散射会因为带内的良好匹配而降低，但结构模式项散射则会因为天线的谐振而增大。由于结构模式项与天线的结构和材料有关，因此不同的

3、天线应采取不同的隐身措施。以上几种方式是从不同的角度来考虑天线隐身的，可以看出，带内同极化隐身是天线隐身技术的关键所在，也是最难实现的一种途径，目前还处于研究探索阶段。1．2本论文主要工作及内容安排降低微带天线的RCS通常是以损失天线的辐射性能(增益或带宽)为代价的，由于天线首先是个辐射器，在采用RCS减缩措施之后如果不能有效辐射电磁波，或者天线带宽太小，即使RCS减缩效果很好，这些方法也是不实用的，因此天线的增益损失和带宽变化就成为目前衡量RCS减缩方案优劣的主要标准。本文在阅读消化有关资料的基础上，叙述了RCS的基本概念、RCS减缩的基本原理和基本方

4、法。在此基础上，研究在保证天线辐射特性情况下微带天线的RCS减缩途径。本文从微带天线的贴片开槽、接地板开槽、馈电方式等几个方面对微带天线RCS的减缩途径进行了有益的探索，并尝试将各种减缩手段进行综合，所设计的微带天线单元及阵列均具有较低的RCS，较好的解决了天线良好辐射性能与低第一章绪论RCS之间的矛盾。本论文安排如下：第一章简要介绍了天线RCS减缩的背景、意义及现状。第二章叙述了雷达截面的定义和基本特征，天线的散射机理等基本理论。第三章叙述了微带天线的分析理论，对目前微带天线RCS减缩技术进行了概述。第四章微带贴片天线单元及阵列的RCS分析与减缩。通过

5、微带天线贴片开槽、贴片与接地板开槽相结合达到较好的RCS减缩效果，最后研究了馈电方式对微带天线I犯S的影响。第五章对本文所做工作进行了总结。第二章基本理论概述2．1雷达截面的定义当物体被照射时，能量朝各个方向散射，散射场和入射场的总和就构成空间的总场。散射能量的空间分布称为散射方向图，它取决于物体的形状、大小和结构，以及入射波的频率、极化等。产生电磁散射的物体通常称为目标或散射体。当辐射源和接收机位于同一点时，如同大多数雷达工作时那样，称为单站散射。当散射方向不是指向辐射源时，称为双站散射，目标对辐射源和接收机方向之间的夹角称为双站角y。定量表征目标散射

6、强弱的物理量称为目标对入射雷达波的有效散射截面面积，通常简称为目标的雷达截面(RadarCrossSection)，它是目标的一种假想面积。接收天线通常被认为是一个“有效接收面积”的口径，该口径从通过的电磁波中截获能量，而出现在接收天线终端的接收功率则等于入射波功率密度乘以暴露在这个功率密度中的天线有效面积。同样，雷达目标反射或散射的能量也可表示为一个有效面积与入射雷达波功率密度的乘积，这个面积就是雷达截面，用符号仃来表示。对单站和双站散射，分别称为单站(或后向)雷达截面和双站雷达截面。通常雷达发射天线和接收天线离目标很远，即到目标的距离远大于目标任何有

7、意义的尺寸，因此入射到目标处的雷达波可认为是平面波。雷达截面的定义是基于平面波照射下目标各向同性散射的概念。入射平面波的功率密度是w一2扭∥l：芳’『亿。，式中盂’和詹。分别是入射电场和磁场的强度，Zo=√卢。／‰=377f2是自由空间的波阻抗。因此雷达截面为仃的目标所截获的总功率为P=O-W=·专仃引2(2-2)如果目标将这些功率各向同性地散射出去，则在距离为R的远处，其散射功室P。-『露个u2丽2丽I--I(2-3)另一方面，散射功率可用散射场来表示：6开槽减缩微带天线及阵列RCS研究wJ2瓦1阱-(2-4)由式(2．3)和式(2．4)可解出一槲群任

8、s，因为入射波是平面波，且假定为点散射体，所以距离R应趋于无穷大，因此应将式(2