等离子体定向隐身天线的理论与技术研究

论文摘要

等离子体隐身天线是一种基于新概念、新原理的新型天线,是当前天线隐身技术研究热点之一,是一种与传统天线结构有较大差异的低雷达散射截面天线,在军事领域中具有很高的应用价值。本学位论文首先介绍了时域有限差分方法的基本原理、仿真软件XFDTD的特点以及等离子体在该软件中的实现和阻抗匹配问题。通过对基本模型的仿真,分析了等离子体和等离子体天线的基本性质,包括等离子体的生成、等离子体的反射性能、等离子体天线的辐射性能和隐身性能。研究了等离子体窗口定向隐身天线,该天线充分利用等离子体的反射和辐射特性来实现天线隐身和定向双重功能。论文给出了该天线的工作原理和基本结构,对不同参数的天线模型的方向图和增益进行了电磁仿真,并对仿真结果进行了分析和比较。研究了电控等离子体八木天线,给出了电控等离子体八木天线的基本结构,该天线能在不改变天线物理结构的前提下,对天线单元长度、天线单元电导率、天线指向和天线隐身实现电控制。通过对不同参数天线模型的仿真,验证了该天线的可行性,并给出了不同参数模型的方向图和增益。研究了轴向模等离子体螺旋天线,该天线结合了等离子体可开关特性和螺旋天线高定向性,实现天线隐身和高定向。通过改变轴向模等离子体螺旋天线的螺旋参数、接地面类型和等离子体参数,具体分析了等离子体螺旋天线的性能。此外,本学位论文对等离子体反射面原理样机进行了实验研究,测定了等离子体反射面的截止频率,并通过比较等离子体反射面在工作和关闭两种状态下,接收天线频谱曲线峰值大小来分析等离子体反射面的反射性能。最后对全文进行了总结,给出了研究结论,并指出今后可以深入研究的方向。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景与意义
• 1.2 等离子体天线研究的必要性
• 1.3 国外研究概况及动态
• 1.4 国内研究概况及动态
• 1.5 本学位论文研究内容
• 第二章 时域有限差分方法及仿真软件XFDTD
• 2.1 时域有限差分方法
• 2.1.1 时域有限差分方法特点
• 2.1.2 时域有限差分方法应用
• 2.2 仿真软件XFDTD
• 2.2.1 XFDTD 应用
• 2.2.2 XFDTD 软件特点及局限性
• 2.2.3 XFDTD 中等离子体的实现
• 2.2.4 XFDTD 中阻抗匹配的实现
• 2.3 本章结论
• 第三章 等离子体天线基本理论
• 3.1 气体放电与等离子体的形成
• 3.1.1 气体放电基本理论
• 3.1.2 等离子体激励装置
• 3.1.3 等离子体天线激励装置
• 3.1.4 阻抗匹配网络
• 3.1.5 气体放电实验
• 3.2 等离子体半波振子
• 3.2.1 天线单元长度可控性
• 3.2.2 天线单元电导率可控性
• 3.2.3 等离子体天线阻抗匹配
• 3.2.4 等离子体半波振子方向图
• 3.3 等离子体的反射性质
• 3.4 等离子体天线隐身性能分析
• 3.4.1 雷达隐身技术
• 3.4.2 等离子体天线的隐身性能
• 3.5 等离子体半波振子互耦分析
• 3.6 本章结论
• 第四章 等离子体窗口定向隐身天线
• 4.1 天线原理与结构
• 4.2 天线仿真结果
• 4.3 工程实现
• 4.4 本章结论
• 第五章 电控等离子体八木天线
• 5.1 天线原理与结构
• 5.2 天线仿真结果
• 5.3 本章结论
• 第六章 轴向模等离子体螺旋天线
• 6.1 螺旋天线结构和几何特性
• 6.2 螺旋天线工作原理
• 6.3 螺旋天线主要参数
• 6.4 轴向模等离子体螺旋天线
• 6.5 本章结论
• 第七章 等离子体反射面的实验研究
• 7.1 放电气体和气压的选择
• 7.2 等离子体反射面截止频率测定
• 7.3 等离子体反射面实验过程
• 7.4 本章结论
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 硕士期间撰写的论文