一种角度与极化稳定的可调控电磁散射结构的设计与验证

通过调控成像雷达散射波的幅度、相位达到隐身伪装目的,是电子对抗领域发展的新方向.本文提出一种S波段角度与极化稳定的可调控电磁散射结构(electromagnetic scattering structure,ESS),该结构正面为加载变容二极管的金属网栅及方形金属贴片,背面为过孔连接的馈电网栅.利用二极管电容加载、等效电感加强、背面馈电电感等设计,实现了ESS的宽带小型化,其单元尺寸为λ0/10.通过改变外置调控电压,可实现1.98~3.91 GHz的连续调控,相对调控范围为69.5%.其中,在2.27~3.83 GHz反射波幅度调控深度大于15 dB,相位变化最大为269°.此外,整体性能在±60°入射、TE/TM极化下保持稳定,在雷达成像干扰领域具有良好应用前景.

改变Y孔单元排列方式对FSS极化稳定性的影响

以Y孔为基本图形单元,通过改变传统的单元排列方式,设计了一种极化稳定的频率选择表面(FSS)。利用模式匹配法进行了理论分析,得出频率与传输系数曲线。采用镀膜和光刻技术分别制备了Y孔单元传统和改进排列方式的FSS实验样件,在微波暗室中,对不同极化方式的电磁波在30°入射时进行测试,得到的实验曲线与理论仿真曲线基本一致。数值分析和实验结果均表明:当入射波的极化方式改变时,传统排列方式的FSS频率响应特性会发生明显改变,中心频率处的传输损耗增加-1.09 dB;但改进排列方式的FSS仅增大-0.25 dB。改进的FSS结构能在单一频率下产生谐振并具有很好的极化稳定性,为入射波源极化方式未知情况下的应用提供了设计思路。

具有高角度和极化稳定度的频率选择表面

本文设计了一种基于方形螺旋结构的新型FSS单元,该单元具有中心对称的结构特性。通过谱域分析法和CST软件仿真,对影响FSS阻带中心频率的几何参数进行了分析,获得了优化的设计参数。最后的FSS单元尺寸为工作波长的0.083×0.083,对TE和TM波不同角度入射的传输情况进行了仿真,结果表明对于本文设计的FSS具有较高的极化和角度稳定性。

低轮廓动中通极化稳定控制系统分析

针对动中通接收中出现的极化稳定问题,分析了双极化复用信号极化失配原因及产生的影响。提出了通过极化陀螺和移相网络实现的极化稳定方案,这是当前某些国外公司采用的方法,但是其造价高,难实现。在深入研究之后,提出了自适应递推加权系数的变极化控制方案,利用信号自身信息来达到控制目的。仿真结果表明能够较好地实现极化稳定,适应于低成本动中通。

移动卫星通信天线的极化匹配分析及稳定方案

为了提高移动卫星通信质量,本文分析了极化匹配的原理和极化扰动的产生原因,得到了极化角的计算公式,给出了基于极化对消的极化轴稳定方案。

Teflon AF/非线性光学聚合物驻极体双层膜的极化稳定性

提出制备 Ｔｅｆｌｏｎ Ａ Ｆ／ 非线性光学聚合物驻极体双层膜系统来提高主客体掺杂型非线性光学聚合物驻极体中偶极分子的有序取向稳定性的设想．样品用恒压电晕充电法极化，通过测量电光效应的等温衰减监测偶极子有序取向稳定性，用开路热刺激放电、等温表面电位衰减测量等手段分析了材料的电荷动态特性．结果表明双层膜系统中偶极分子有序取向稳定性明显优于单层非线性光学聚合物驻极体，其松弛规律可用 Ｋ Ｗ Ｗ 扩展指数函数来描述．

非线性双折射阶跃光纤中的极化调制不稳定性

利用光脉冲在光纤中传播时所遵守的相干非线性薛定谔耦合方程,研究了线偏振光在弱双折射阶跃光纤中的传输特性。结果表明,由于线性双折射和色散的相互作用,导致光的偏振态发生变化,产生交叉相位调制 (XPM),从而导致相位匹配参量的四波混频。这一过程不仅在反常色散区产生,在正常色散区也能产生,并且当表征距离的级数m发生变化时,也随之发生变化。

大角度稳定的双频双极化频率选择表面

设计了一种X波段透射,Ku波段反射,具有大角度入射和较好极化稳定性的Y单元六边形紧凑排列的频率选择表面(FSS)。实测结果表明,当TE和TM波在±80°内入射时,该频率选择表面在中心频率9.41 GHz的5%带宽内透射损耗小于1 dB,同时在中心频率14. 5 GHz的5%带宽内反射率约大于90%。FSS在通带和反射都有着良好的角度稳定性和极化稳定性,对于分频复用的反射面天线和曲面流线型隐身雷达罩有很好的应用价值。

非线性双折射色散缓变光纤中极化调制不稳定性

利用光脉冲在光纤中传播时所遵守的相干非线性薛定谔耦合方程,研究了线偏振光在双折射色散缓变光纤中的传输特性.结果表明,线性双折射、非线性效应和色散的相互作用,使光的偏振状态发生变化,产生交叉相位调制(XPM),从而导致相位匹配参量的四波混频.这一过程不仅在反常色散区产生,在正常色散区也能产生,并且当传输距离发生变化时,也随之发生变化.

基于集总电阻的宽频带超材料吸波器研究

设计了一种加载集总电阻且极化稳定的宽频带超材料吸波器,并进行了理论分析和实验验证。仿真结果表明,该吸波器在7.8 GHz到17.2 GHz频段内具有吸收率超过90%、相对带宽达到75.2%的良好吸波特性。通过S参数计算得到的等效输入阻抗表明,集总电阻的加入可以使该结构在较宽的频带内有较好的的阻抗匹配特性。在FR4基板有损耗、无损耗时吸波器的吸收率表明,电磁波能量主要损耗在集总电阻中,从而达到宽频带吸波。在加载不同集总电阻阻值时,集总电阻存在一个最佳值,能实现吸波器的带宽最宽,强吸波效果最佳。

超材料吸波体设计及其雷达散射截面分析

设计了一种基于电磁超材料的吸波体。该吸波体是由两层金属及其中间的有耗介质组成,上层金属是由刻蚀交叉缝隙的贴片形成的电谐振器,下层金属不刻蚀,作为整个金属地板。通过优化结构参数,得到了一种极化不敏感、宽入射角的超薄吸波体,吸波率达到99.1%,厚度只有约0.01λ.通过对其雷达散射截面(RCS)的分析,表明该吸波体具有良好的RCS减缩特性,在法向方向最大减缩20dB.实验结果与仿真结果一致,表明该吸波体在电磁隐身领域具有潜在的应用价值。

一种基于超材料的吸波结构设计

设计一种基于电磁超材料的吸波体。该吸波体由两层金属及其中间的有耗介质组成,上层金属是由刻蚀交叉缝隙贴片形成的电谐振器,下层金属不做刻蚀,作为接地平面。通过优化结构参数,得到一种极化不敏感、宽入射角的超薄吸波结构,其吸波率达到99.7%,厚度只有约0.009λ。分析该吸波体的吸收机理及结构参数对吸波性能的影响。测试结果表明,该设计所获得的结果与仿真结果几乎一致。

新型单元的频率选择表面

通过对传统的十字单元进行改进，设计了一种新型单元的频率选择表面（FSS）。利用模式匹配法。从理论上对比分析了传统十字单元FSS和这种新型单元FSS，研究了TE波入射时角度变化和大角度人射时极化方式变化对中心频率的影响，并采用镀膜和光刻技术制备了新型单元FSS的实验样件。在微波暗室中进行了测试，得到的实验曲线与理论仿真曲线基本一致。结果表明，传统十字单元FSS不能实现中心频率的角度稳定性，TE波0°～45°的中心频率漂移为300MHz，并且45°人射时中心频率的极化稳定性很差，漂移量为800MHz；而新型单元FSS具有中心频率的角度稳定性，TE波0°～45°的入射中心频率漂移量仅为100MHz，同时对大的入射角度具有中心频率的极化稳定性。

叠加Y环单元频率选择表面的设计

对Y环单元进行改造得到了叠加Y环单元图形,以延迟频率选择表面(FSS)的高次谐振,实现无干扰的单通带滤波器。运用谱域法分析得到的叠加Y环单元,并与Y环单元进行对比,分别讨论其角度稳定性、极化稳定性、-3dB带宽和高次谐振点。分析表明:当中心频点同为17.6GHz时,叠加Y环单元具有更窄的带宽,而高次谐波向后延迟6.5GHz,并保证了良好的极化稳定性和角度稳定性。叠加Y环单元臂长从2.78mm增大到3.18mm时,中心频率从17.6GHz下降到14.1GHz;臂宽从1.1mm增大到1.5mm时,中心频率从17.6GHz提高到20.6GHz,带宽变大;单元间距从7.2mm增加到8mm时,带宽从4.5GHz减小到3.5GHz,中心频点不变;缝隙宽度增大时,带宽变大,中心频点升高。在微波暗室中对叠加Y环单元FSS进行测试,结果与预期一致。结果表明,叠加Y环单元在保证角度稳定性与极化稳定性前提下,能够延迟高次谐振点,为工作频段内实现单通带滤波器提供了新的思路。

一种新型双阻带频率选择表面的设计

提出一种新型双阻带 FSS 结构。新结构采用圆环贴片与叠加 Y 环贴片作为基本单元，利用2种贴片单元之间的耦合实现双阻带特性，应用谱域法对新型 FSS 单元进行分析设计，仿真验证不同角度不同极化方式的电磁波入射时新结构的传输特性，结果表明：该型 FSS 结构分别在13.4~16.3 GHz（Ku波段）和19.3~28.4 GHz（K波段）内形成2个-5 dB的传输禁带，并且具有较好的角度和极化稳定性。

类电磁诱导透明效应的入射不敏感频率选择表面研究

基于微波频段内的类电磁诱导透明效应（MimicElectromagneticInducedTransparency,MEIT），设计了一种对入射电磁波不敏感的频率选择表面（FrequencySelectiveSurface，FSS）。对频率选择表面在不同入射角度（0°～80°）以及不同极化方式（TE、TM）下的透射、反射特性进行数值仿真；同时通过仿真频率选择表面的表面电流分布以及能流分布，分析了频率选择表面中类电磁诱导透明效应产生的物理机制。结果表明，类电磁诱导透明效应的非相干特性，使得设计的频率选择表面在所需频段内表现出极强的入射稳定性，对入射电磁波的入射角度以及极化方式均不敏感，在雷达天线罩领域具有潜在的应用价值。

基于Y型频率选择表面的小型化设计

设计了一种基于Y型的带阻型小型化频率选择表面,其单元的等面积正方形尺寸仅为0.057λ0×0.057λ0,厚度仅为0.021λ0。新型单元通过对传统Y型结构的分支向内进行规则的弯折来增大Y型单元的臂长,增加单元的谐振长度,从而增大了单元的等效电感与电容,提升了空间利用率。单元面积的减少,提高了单元的小型化效果,同时减小了单元间的距离,使频率选择表面具有较好的角度稳定性。仿真和测试结果表明,这种小型化单元对于不同角度入射的TE和TM波都具有很好的稳定性,其单元面积比谐振频率相同的传统Y形单元的面积减小了约96.3%,具有良好的带阻特性。

基于方环型频率选择表面的小型化设计

为解决频率选择表面(frequency selective surface,FSS)在工程应用中的尺寸限制问题,提出了一种新型小型化FSS.新结构通过增大方环谐振单元的等效电容和等效电感实现频率选择表面的小型化,与前人提出的小型化FSS比较,该新型FSS单元的尺寸更小,仅为0.079λ0×0.079λ0(λ0为阻带中心频率点对应的波长).另外,新结构的高度对称性确保了其性能的高稳定性,仿真和实测结果表明:新结构对不同角度和不同模式的入射波保持了十分稳定的传输特性.

双频带宽通带毫米波滤波器设计

选取Y环和Y组成的复合图形为基本图形单元,采用密集三角形排布方式,设计了一种密集型组合单元频率选择表面(FSS)结构。基于谱域法,通过重新选取新的分析单元的方法,从理论上进行了频谱分析。分析结果表明,该FSS结构能够实现双频的宽通带特性,并且具有很好的极化稳定性和角度稳定性。

基于方环形单元的新型频率选择表面设计

在传统方环形FSS结构基础上进行改进,设计出一种新型结构单元,并进行了实物加工与测试,结果表明,新型结构单元比传统结构拥有更好的频率选择特性。通过曲折线设计和加入垂直枝节,使整个新型单元结构尺寸降低为传统单元尺寸的28.6%左右,有效地实现了对FSS小型化设计。同时,新型单元在不同入射条件下,谐振频率漂移量维持在0.04 GHz左右,拥有较高的角度稳定性与极化稳定性。