【摘要】：隨著信息設(shè)備在軍事與民用領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用,目前的電磁環(huán)境愈加復雜,在軍事領(lǐng)域電磁隱身技術(shù)得到了進一步的重視。為了實現(xiàn)電磁隱身以及減少電磁干擾,頻率選擇表面及吸波器成為了人們的研究重點。在大多數(shù)場景下都需要對頻率選擇表面及吸波器進行曲面共形,所以本文重點研究了頻率選擇表面及吸波器的曲面共形方法。本文內(nèi)容主要分成三個部分。第一部分研究了平面柔性超材料吸波器,本文基于等效媒質(zhì)理論設(shè)計了一款寬帶柔性吸波器,在2.6-12GHz的頻率范圍內(nèi)的吸收效率達到90%以上。該吸波器的采用柔性材料作為介質(zhì)基板,可以通過柔性屏轉(zhuǎn)移法實現(xiàn)曲面共形。高阻表面可以通過絲網(wǎng)印刷的方法進行加工,相比于焊接集總元件大大降低了加工成本。此外該吸波器還具有極化不敏感的優(yōu)點可以在吸收頻帶內(nèi)有效的降低目標的雷達散射截面。本文第二部分基于第一部分設(shè)計的寬帶柔性吸波器研究了吸波器在可展曲面上的共形。對于可展曲面可以通過設(shè)計平面柔性吸波器再使用柔性屏轉(zhuǎn)移法進行共形。該部分研究了柔性吸波器在單曲率曲面(圓柱)和變曲率曲面(圓錐)上的共形,分析了共形圓柱直徑以及共形圓錐頂角大小等因素對共形吸波器性能的影響,設(shè)計了一款寬帶圓錐共形吸波器,共形圓錐頂角為30~o,該吸波器極化不敏感在2.6GHz-11GHz實現(xiàn)側(cè)向RCS縮減大于8dB本文第三部分研究了矩形晶格和三角形晶格頻率選擇表面與不可展曲面的建模與仿真。第一類在已知不可展曲面進行曲面共形,共形曲面為旋轉(zhuǎn)拋物面,頻率選擇表面為耶路撒冷十字型帶通頻選,設(shè)計的雷達罩在保證了天線工作頻帶內(nèi)增益的同時有效的縮減了整體的RCS;第二類在近似F-22戰(zhàn)機機頭表面進行曲面共形,頻率選擇表面為雙層Y孔徑型頻選,設(shè)計的雷達在通帶內(nèi)有效的縮減了整體的RCS。
【學位授予單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TH89
【圖文】：

共形頻率選擇表面及吸波器設(shè)計的分析和設(shè)計方法、曲面的布陣建模、究的還比較少。因此，本文主要研究了）、圓錐曲面（變曲率曲面）、旋轉(zhuǎn)拋曲面（不可展曲面）共形的建模設(shè)計和外研究現(xiàn)狀的認識源于光學中的衍射，且最早經(jīng)過長期的發(fā)展，各種性能良好的頻率了一種可調(diào)節(jié)的環(huán)形頻率選擇表面，該)所示，該設(shè)計在缺口環(huán)形頻選的缺口處阻特性。圖1. 1(b) 圖1. 1(c)展示了二極射角從 0o到 45o變化時，F(xiàn)SS 表現(xiàn)出良在兩個頻點表現(xiàn)出帶阻特性。

(a) (b)圖 1. 2 基于可變電容器的可調(diào)諧頻率選擇表面[23].3 電磁超材料吸波器國內(nèi)外研究現(xiàn)狀在電磁超材料早期的研究過程中，人們通常將研究重點放在其負折射特性上，陸續(xù)提隱身斗篷[24]、逆多普勒效應(yīng)[27]、超材料透鏡天線[30]、零折射率天線[34]等新型功能器件08 年，Landy 等人著眼于電磁超材料的損耗分量，提出了完美吸波器的概念[38]。在文獻了一款最高仿真吸波率達到 99%的吸波器，該吸波器采用經(jīng)典的金屬-介質(zhì)-金屬的三明，如圖 1. 3(a)所示，通過介質(zhì)表面的電諧振環(huán)與入射電磁波產(chǎn)生電耦合，此外方形諧振部短導線上的反向電流產(chǎn)生強烈的磁耦合。該設(shè)計通過調(diào)節(jié)方形諧振環(huán)調(diào)節(jié)電諧振，調(diào)線的幾何形狀，尺寸以及它與電諧振器的距離來調(diào)節(jié)磁耦合，實現(xiàn)了解耦并單獨調(diào)節(jié)每。實驗驗證結(jié)果顯示，所加工產(chǎn)品實際吸波率為88%，作者將原因歸結(jié)為加工誤差，并電磁能量的損耗原因發(fā)現(xiàn)介質(zhì)層的介質(zhì)損耗遠遠大于金屬上的歐姆損耗，如圖 1. 3 (。Landy 團隊的開創(chuàng)性工作解開了完美吸波器研究的序幕，在接下來的幾年里，電磁超波器的研究得到了長足發(fā)展。從最初的單頻點吸波到后來的多頻吸收[39]，進而通過堆疊[42][46]

(a) (b)圖 1. 3 (a)完美吸波器結(jié)構(gòu)(b)吸波率曲線[38]0 年，華中科技大學的 Minhua. Li 提出了一款雙頻完美超材料吸波器[60]。文頻率為雙頻段的理想超材料吸收體。該設(shè)計由一層 FR-4 基板及上下兩層金屬地板，上層為一組 2*2 的 eSRR，相鄰的 eSRR 方向相差 900，結(jié)構(gòu)如圖A的諧振頻率被設(shè)計在11.15和16.01 GHz附近。模擬和實驗結(jié)果吻合較好，量得到的吸收率分別為97%和99%，吸收率曲線如圖1. 4(b)所示。后來作者步歸納了這種設(shè)計方法[63]，在類似的結(jié)構(gòu)中上層金屬產(chǎn)生電諧振，金屬背

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