一种低剖面阵列天线散射特性研究

宽频带宽角域隐身是下一代隐身飞行器平台的关键特征之一,发展超宽带低剖面高隐身传感器已成为下一代隐身飞行器平台的必然趋势。文章瞄准天线阵列超宽带、轻薄化、高隐身的需求特点,设计了一款低剖面的宽带宽角相控阵隐身阵列天线。采用强互耦超宽带相控阵列技术,使阵列天线具备超宽带轻薄化低剖面特征,并通过宽带宽角阻抗匹配、阵列误差控制等手段缩减阵列天线雷达散射截面。仿真及测试结果表明,该低剖面天线阵列具有优良的宽带宽角辐射特性和低散射特性,基本满足下一代隐身飞行器平台对轻薄化低RCS阵列天线的需求,具有一定的工程应用价值。

有源频率选择表面回波调制器研究

有源频率选择表面(FSS)源于对无源FSS加载有源器件,器件状态可变,因而可以调控有源FSS的响应,例如通过调节反射系数相位,构成一种数字电磁信息表面,该技术已经用于移动通信系统。如何增加传输功能,对阵列天线的回波进行调制,使相控阵功能更强,成为一个新的问题。相控阵天线回波调制与现有的电磁调控技术有本质的不同,除了要对反射波进行信息调控,还要在相当带宽、扫描空域、大功率情况下保持高传输,因而技术更加复杂,难度更大。文中重点论述了有源FSS在时域雷达散射截面调制中的一些理论性问题、关键技术、解决途径,期望对其未来发展有所帮助。

目标低频RCS的紧缩场测试研究

紧缩场低频工作时边缘绕射明显增强,且微波暗室内有限高度的吸波材料低频性能相对较差,使得紧缩场静区的低频幅相特性起伏变大,静区背景电平升高,从而导致紧缩场的目标低频雷达横截面(RCS)测试精度相对高频段会变差。此外,定标球在低频段呈现的RCS振荡幅度较大,也对测试结果带来不确定性。针对紧缩场进行目标低频RCS测试精度的实验研究,并将被测目标的RCS实验值和理论值进行对比,验证了该紧缩场的低频RCS测试性能可满足目标的低频RCS性能测试需求。

相控阵天线模式项散射特性研究

相控阵天线是隐身武器平台的重要散射源。该文通过相控阵天线散射模型对其模式项宽带散射特性进行仿真计算,并采用旋转目标散射中心成像方法对天线RCS仿真数据进行微波成像,研究了相控阵天线模式项散射的基本规律,并得到其散射中心分布图。仿真结果表明,相控阵天线斜置和天线端口阻抗匹配可大大减小威胁区域内模式项散射。研究结果对相控阵天线模式项RCS缩减工作具有良好的指导意义。

天线远场自动测量系统

文中概述新型的天线远场自动测量系统,主要由Agilent PNA系列一体化矢量网络分析仪和先进的多功能综合转台组成,利用Winsock和DCOM技术,实现转台和矢网的远程控制,并采用VisualC发了集数据处理、图形显示于一体的系统软件。该系统结构简单,运行可靠。

C/Ku双频宽带薄膜平板抛物面天线设计

平板抛物面(flat parabolic surface简称FLAPS)天线是九十年代出现的一种大口径天线形式。FLAPS天线在性能上最主要的缺陷就是窄带,一般情况下其带宽小于5%,对电大口径短焦距馈电时更窄。本文设计并制作出一种由C波段和Ku波段两个反射面天线组成的2m×2m薄膜双频平板抛物面天线,两个频段的天线共用一层膜面。对该天线的电性能进行了测试,测试结果表明:该天线两个频段的相对带宽均大于8%(副瓣电平≤-18dB)。

AMCBFM-MBPE快速分析三维目标的宽带宽角散射特性

宽带宽角特性是电磁研究领域具有重要意义的课题。文章旨在将自适应修正特征基函数法(AM-CBFM)与基于模型参数估计(MBPE)的技术结合来构造一种快速分析三维目标体宽带宽角电磁特性的混合算法——AMCBFM-MBPE。其中AMCBFM基于对目标体分块,并充分考虑了各分块间耦合度的不同,块间耦合激励通过一系列的系数来修正,收敛判据运用各阶基函数所得的电流来确定。而MBPE基于有理函数插值法。AMCBFM-MBPE技术通过自适应采样后,只需要得到采样点的信息即可求得区间上的电磁特性。比逐点计算目标体电磁特性的传统方法明显减少了采样点的数目。数值结果显示,该混合方法具有精度高、计算时间少、不需要多余存储空间等优点。

阵列天线RCS分析及减缩

阵列天线的散射场由结构项散射场和模式项散射场2部分组成,在低RCS阵面设计过程中,两者互为主导,相互制约,必须同时有效克服。文中给出了一些天线结构散射场和模式散射场的减缩方法,仿真结果表明它们能够有效降低天线阵面的雷达散射截面,达到天线隐身的目的,具有较好的工程实用性。

低RCS相控阵天线设计

雷达天线是飞机的强散射源之一,对飞机整机RCS的贡献是显而易见的。雷达天线是特殊的散射体,其散射机理比普通散射体更为复杂。相控阵天线在低散射特性方面具有先天优势,对相控阵天线的结构项散射、模式项散射、RCS栅瓣3大强散射源进行了研究,分别对其散射机理进行了分析,并提出了相应的缩减方法,为低RCS相控阵天线的设计提供了依据。采用低RCS综合设计的相控阵天线其散射可以降低10 dB～20 dB,获得很低的RCS散射特性。

基于差分进化算法的阵列天线二维波束展宽研究

针对阵列天线二维波束展宽的需求,文中提出了一种差分进化算法。该方法用一组多项式描述阵列中天线单元的相位分布,用差分进化算法对多项式的系数进行优化。给出了二维波束展宽应用实例,采用三维电磁仿真结果进行了验证。该方法的目标函数可以根据需要灵活设置,最终得到的阵列相位分布连续,性能稳定,可直接工程应用。

混合型吸波材料应用研究

设计研制了在X波段拥有优异吸波性能的6层混合型吸波材料,总厚度小于10mm,其吸收率在X波段内:垂直入射时,吸波性能均大于20dB;45°斜入射时,其平行极化吸波性能保持不变,且略好于垂直入射时的情况,垂直极化吸波性能略有下降,但仍有大于15dB的吸波性能。采用拱形法对所研制的混合形吸波材料进行了吸波性能测试,测试结果与理论分析结果相吻合。该项技术已成功应用在某项工程上。

相控阵天线外形优化缩减RCS研究

隐身武器平台对其装备的相控阵天线提出了超低RCS的要求,对影响相控阵天线RCS的因素进行了分析,对缩减RCS的各种措施进行了讨论。针对优化外形布局来缩减相控阵天线RCS,文中提出了一种差分进化算法,该方法用一组多项式描述天线阵列的外形轮廓,用差分进化算法对多项式的系数进行优化。该方法的目标函数可以根据需要灵活设置,最终得到的阵列外形连续,适合工程应用。并给出了1000阵元阵列的应用实例,对仿真结果进行了分析。

基于分级延迟的宽带相控阵天线研究

由于色散效应和孔径渡越效应的存在,传统相控阵天线本质上是一种窄带系统。为了解决这一问题,实时延迟在相控阵天线设计中得到了广泛的应用。提出了一种分级延迟的方案来改善天线阵列的瞬时宽带性能。首先简要介绍了分级延迟方案扩展带宽的原理,然后通过仿真设计对子阵级延迟和分级延迟方案下天线宽带性能进行了讨论和对比分析,最后通过试验测试天线的典型宽带性能,对偏离中心频率1.5 GHz,方位/俯仰扫描60°的波位,采用分级延迟方案后和子阵级延迟相比,实测指向误差由1.24°/1.63°降低至0.47°/0.24°,证明该分级延迟方案极大地提升了天线的瞬时带宽,并具有良好的工程实现性。