分形天线的设计及其RCS减缩

论文摘要

分形独特的空间填充特性,使得将分形几何用于天线设计时,无论是在天线的尺寸还是频率等方面都显示出传统天线无法比拟的优势。本文将分形应用于天线的雷达散射截面(RCS)减缩中。对比标准的矩形微带贴片天线,将微带贴片天线的辐射边设计为Koch分形状,同时开两个平行于辐射边的Koch分形槽。设计出的天线在总体辐射特性无太大损失的前提下,RCS与矩形微带贴片天线相比在带内和带外都得到了有效的减缩。在仿真的基础上加工出天线实物进行测量,验证了该理论的正确性。在设计出的具有低RCS的单元天线的基础上,对阵列天线的RCS进行了研究。将标准的矩形贴片阵列和分形贴片阵列在等相位中心和等单元间距两种情况下进行对比,发现分形带来的贴片天线的小型化,减小了天线单元之间的互耦,对阵列的辐射特性有一定的改进,同时阵列的结构模式项散射场得到了有效的减缩,比较好的实现了天线系统的隐身。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 概述
• 1.1 分形概述
• 1.2 分形的维数
• 1.3 分形的语言：迭代函数系统（IFS）
• 1.4 几种分形图形的生成过程
• 1.4.1 Koch 曲线的迭代算法
• 1.4.2 Sierpinski 垫片
• 1.4.3 Minkowski 分形环
• 1.5 本文所做的主要工所和内容安排
• 第二章 分形天线的研究现状
• 2.1 分形天线单元的研究现状
• 2.1.1 Koch 分形天线
• 2.1.2 分形环天线
• 2.1.3 Sierpinski 分形天线
• 2.1.4 分形树天线
• 2.1.5 Hilbert 分形天线
• 2.1.6 ComCyl 分形天线
• 2.2 分形天线阵列的研究现状
• 2.2.1 cantor 集线性阵列
• 2.2.2 Weierstrass 分形线性阵列
• 2.2.3 Sierpinski 地毯阵列
• 2.2.4 Peano-Gosper 分形阵列
• 2.2.5 分形频率选择表面（FSS）
• 2.3 分形天线的理论分析方法
• 2.4 本章小结
• 第三章 天线 RCS 理论及减缩技术
• 3.1 雷达截面的基本概念
• 3.2 天线的散射机理及RCS 分析
• 3.2.1 天线的散射分析
• 3.2.2 微带天线散射分析
• 3.3 天线RCS 减缩技术研究概况
• 3.3.1 天线系统的RCS 系数
• 3.3.2 天线RCS 减缩途径
• 3.4 微带天线RCS 减缩技术研究概况
• 3.5 本章小结
• 第四章 Koch 分形天线单元的设计及其RCS 减缩
• 4.1 Koch 分形辐射边天线
• 4.2 Koch 分形辐射边开槽天线
• 4.3 Koch 方法的一些其它尝试
• 第五章 Koch 分形阵列天线的研究
• 5.1 阵列天线散射基本理论
• 5.2 阵列天线RCS 减缩实例
• 5.2.1 等相位中心阵列天线RCS 减缩
• 5.2.2 等单元间距阵列天线RCS 减缩
• 第六章 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 作者在读期间研究成果