基于相位调制表面的雷达吸波材料的电磁特性研究

论文摘要

尽管传统的无源雷达吸波材料己经广泛的用于现行军用平台RCS的缩减,但是,这类吸波材料一旦被设计和制造出来,即具有固定的特性。由于受到厚度带宽比极限的限制,其性能很难满足未来战争的要求。有源雷达吸波材料具有克服这种极限约束的潜力。相位调制表面作为一种新型的有源雷达吸波材料,可以动态的控制目标的雷达散射信号的特性。它通过对入射雷达信号施加相位调制的方式,使反射波的能量在频域里被搬移到一系列的边带频率上,如果这些边带位于雷达接收机的通带之外,那么目标就不会被雷达探测到。本文介绍了无源雷达吸波材料的工作原理和设计公式,利用传输线等效电路模型对一种新型的有源雷达吸波材料--相位调制表面的吸波原理进行了理论分析。本文研究的相位调制表面,以Salisbury屏拓扑为基础,使用有源阻抗层调整吸波材料的反射率。有源阻抗层是一种由PIN二极管控制的频率选择表面。利用Ansoft HFSS对这种雷达吸波材料的电磁特性进行了仿真分析,着重研究了线极化和圆极化形式的相位调制表面反射率的频响特性,并且根据仿真得到的数值结果通过时频变换的方法计算了反射波的频谱,进而从接收机的角度研究了这种雷达吸波材料的吸波特性。数值仿真结果表明相位调制表面雷达吸波材料具有良好的吸波性能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究工作的背景和意义
• 1.2 国内外的研究概况
• 1.3 本文的研究思路和主要内容框架
• 第二章 雷达吸波材料的基本原理
• 2.1 雷达吸波材料的基本类型和原理
• 2.2 无源雷达吸波材料的基本形式
• 2.2.1 Salisbury 屏
• 2.2.2 Dallenbach 吸收体
• 2.2.3 Jaumann 吸收体
• 2.2.4 吸收体厚度带宽比的极限
• 2.3 雷达散射截面（RCS）概念
• 2.4 本章小结
• 第三章 相位调制表面的理论分析
• 3.1 电路模拟吸收材料的工作原理
• 3.2 相位调制表面
• 3.2.1 相位调制表面的基本工作原理
• 3.2.2 相位调制表面的传输线等效电路模型分析
• 3.3 本章小结
• 第四章 仿真模型的建立与算例验证
• 4.1 有限元法基本原理和仿真模型的建立
• 4.1.1 仿真软件HFSS 简介
• 4.1.2 PIN 管简介
• 4.1.3 无限大阵列的波导仿真模型
• 4.2 软件仿真雷达吸波材料的算例验证
• 4.2.1 Salisbury 屏的仿真验证
• 4.2.2 领结形频率选择表面的仿真验证
• 4.2.3 带有接地板的领结型频率选择表面的仿真验证
• 4.3 本章小结
• 第五章 相位调制表面的数值仿真与频域特性分析
• 5.1 概述
• 5.2 仿真结果及其分析
• 5.2.1 单极化相位调制表面的仿真结果及其分析
• 5.2.2 圆极化相位调制表面的仿真结果及其分析
• 5.3 频谱分析
• 5.3.1 相位调制表面在特定频点处的吸波特性
• 5.3.2 相位调制表面在一定带宽内的吸波特性
• 5.4 本章小结
• 第六章 全文总结和展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 后续研究工作与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文