复合材料多频选择性天线副反射面的研制

针对S/X/Ku/Ka四频段选择性天线副反射面的技术要求,从蒙皮材料、夹芯材料和粘接材料的选材方面,选出适合四频段等多频段的透波材料体系。通过对曲面振子成型工艺和副反射面成型工艺优化,掌握了工艺稳定性好、成品率高的高精度曲面偶极振子成型技术。最终成功研制出四频段选择性副反射面,其型面精度为0.08mm(r.m.s.),S和Ku频段的透射传输损耗均小于0.25dB。

选频反射面隐身天线研究

利用频率选择表面(FSS)代替普通金属面构成选频反射面隐身天线。实验结果表明,该天线与原金属反射面相比,具有相同的辐射特性,但对带外威胁雷达波则可获得15dB左右的隐身效果。

一种超材料的平面型频率选择反射面特性研究

为降低频率选择反射面的设计维度和制造成本,研究了开口谐振环的结构尺寸对谐振点的影响,提出了一种双面印制型开口谐振环(Split-Ring Resonators,SRR)结构.利用负磁导率超材料,设计了一种双面印制型SRR结构,在平面内对SRR正交排列形成双面印制型频率选择反射面,对馈源频段的垂直极化波反射,而对其它频段来波透射.通过对新型频率选择反射面的测试,测试结果表明符合设计频率选择反射面(Frequency Selective Reflector,FSR)的反射性能.

星载太赫兹辐射计天线系统设计与分析

设计了一套星载太赫兹辐射计天线系统,分别由偏置大口径卡塞格伦反射面天线和前端准光学馈电网络组成,可以实现300GHz、380GHz和425GHz三个频率通道同步接收电磁波辐射信号.详细介绍了准光学馈电网络的设计原理以及馈电组件的设计过程,通过仿真分析可以验证馈电网络的输出参数完全满足设计指标要求.还介绍了太赫兹辐射计天线模型的建立过程,通过分析并计算各频率通道的远场辐射特性,结果表明:天线系统具有高增益、高隔离度等良好的辐射特性,其主要电性能参数,如主波束效率、交叉极化水平等,明显优于其他辐射计系统参数,有效地验证了该天线系统设计方案的合理性与可行性.

频率选择雷达吸波体研究进展

近年来频率选择雷达吸波体(FSR)受到了越来越多的关注,不同于传统的频率选择表面(FSS),FSR能够吸收带外具有威胁性的电磁波,同时无耗透射带内需要的电磁波。因此,采用FSR设计而成的雷达天线罩覆盖在雷达前方并不会影响雷达的正常工作。FSR在军事应用上具有很大的潜力,可以用来减少雷达散射截面(RCS)并提升隐身性能。文章介绍了FSR的国内外研究现状,针对现有FSR类型的部分缺失,提出一类新型的带吸型FSR并给出对应定义,在此基础上研究了一系列具有不同性能面向不同应用的带吸型FSR。

一种L/S/Ku三频段天线的设计

双频共用和多频共用技术是目前卫星通信地球站天线的一个重要发展方向,其可以扩大通信容量,实现一站多用,大大降低成本。基于微波天线设计理论,设计了一种L/S/Ku三频段2.4 m天线,天线主副面曲线采用卡塞格伦曲线,设计了频率选择副面作为天线的副面。天线应用两个馈源,前馈馈源为L/S频段,后馈馈源为Ku频段,可以同时工作在L/S频段和Ku频段,具有良好的辐射方向图。给出了天线的实测结果,测试结果与技术要求吻合很好。

S/X波段频率选择副反射面的设计与测试

频率选择表面在多频段反射面天线设计中获得广泛应用。简述了频率选择副反射面的工作原理。介绍了用模式匹配法分析设计频率选择副反射面的方法。给出了某工程应用的S/X波段4.2m天线频率选择副反射面设计例子。简述了频率选择副反射面的测量方法程序,并给出了S/X波段4.2m天线频率选择副反射面的测试结果。结果表明:频率选择副反射面的传输系数和反射系数满足工程设计要求。

基于小型化单元的L/X双频共用FSS副反射面设计

频率选择表面(FSS)可用于反射面天线的副反射面,为反射面天线系统实现多频段工作提供一种有效方法。提出一种基于卷曲圆环结构的小型化频率选择结构,对L频段的电磁呈透射特性,对X频段电磁波呈反射特性,其阻带带宽高达40%。文中对FSS副面进行了加工和测试,测试结果显示,在L和X频段,FSS副面的插入损耗分别小于0.63 dB和0.5 dB,基于该副面的5.2 m L/X双频共用卡式天线的效率大于51.3%,第一旁瓣低于-18.08 dB。文中设计的FSS具有小型化、宽带低损耗、角度稳定性高的优点,可用于多频共用反射面天线的工程设计。

全金属频率选择表面设计与验证

为解决星体资源有限导致天线安装数量受限问题,针对K/Ka/EHF三频共用反射面天线的关键部组件――基于频率选择表面(FSS)的副反射器进行研究。概述了三频共用反射面天线系统的基本架构,选择双曲面型带通全金属FSS作为天线系统的副反射器;采用Floquet原理与有限元分析结合的方法,利用Ansys HFSS15作为分析工具进行仿真设计,仿真结果表明通带插损小于0.3 dB,2个模式的幅度差小于0.2 dB,相位差小于2.5°,带外抑制大于25.9 dB。最后对加工生产的副反射器进行了性能测试,测试结果与仿真分析结果一致,为星载反射面天线三频共用提供了技术支持。

基于非均匀硅基光栅的太赫兹选频反射器

亚波长尺寸介质光栅作为一种特殊的周期性结构已经在滤波器、反射器、耦合器和传感器等方面取得了重要的进展,其中非均匀光栅具有极大的设计自由度,使其可以在太赫兹波段具有宽频带、高反射的特点,而且不同的光栅常数和填充因子会引起光栅光谱的频移,从而实现选频反射.文章设计并加工了一种非均匀硅基光栅,并利用反射式太赫兹时域光谱系统测试其反射特性并对其选频特征进行有限元分析.结果表明该非均匀硅基光栅太赫兹选频反射器不但具有频带宽、反射率高等优点,还具有结构简单、体积小、易于加工制作和工艺容差大等特征.

宽带大功率频率选择表面设计

频率选择面可在开放空间将不同频段的电磁波分开,为反射面天线系统实现多频共用提供一种有效方法。文中研究了矩形孔全金属频率选择结构的传输特性,将阵列天线的周期理论用于指导频率选择结构设计,通过优化设计得到一种在Ka频段透波的宽带大功率频率选择副面。基于该频率选择结构的副反射面可用于Ka频段大功率波束波导天线系统中,实现天线系统的收发共用。文中仿真分析了该副反射面对天线系统的影响,并对矩形孔径副反射面进行了加工和插入损耗测试。实测结果显示,在27.5GHz~31GHz频段内,该大功率副反射面对圆极化电磁波的插入损耗小于0.65dB,具有宽带低损耗的优点,满足现代大功率天线系统多频共用需求。

AFSS反射器双脉冲周期间歇调制方法

针对无源电磁调控中目标模拟样式单一且灵活性欠缺的问题,利用有源频率选择表面(active frequency selective surface,AFSS)电磁散射特性可调且不主动辐射电磁波的特性,提出了一种AFSS反射器电磁散射状态切换的双脉冲周期间歇调制方法。构建了AFSS反射器的双脉冲周期间歇调制信号模型,分析了调制信号的特点。通过理论推导,研究了AFSS反射器对雷达线性调频信号回波匹配滤波结果的影响。最后进行了仿真验证,结果证明了所提方法的有效性和可行性。该方法增加了控制参数维度,调制样式更为丰富,应用于雷达目标模拟时可以提高其可变性和灵活性。

电磁调控角反射器的散射特性研究

角反射器是一种宽角域的常见无源干扰设备,常被用于保护关键目标.但传统金属角反射器特性固定,需借助新型电磁材料实现角反射器的特性优化.有源频率选择表面(adaptive frequency selective surface,AFSS)是在单元间加载一系列可变有源器件而构成的具有可调电磁特性的新型结构.为拓展角反射器的适用范围、分析电磁材料角反射器的散射特性以更好地保护关键目标,本文设计了一种基于单面AFSS的电控角反射器,并仿真计算分析了该电控角反射器的散射特性.仿真结果表明设计的电控角反射器的散射特性可灵活调控,即不同偏置电流下AFSS单元可对入射电磁波能量产生不同反射效果;同时验证了该电磁调控角反射器的宽角域特性,其调控角域在方位向、俯仰向均大于60°,实现了基于无源散射体的宽角域实时调控效果.相较于传统角反射器和平面电磁材料,所设计电控角反射器兼具实时调控性和宽角域特性,拓展了角反射器的应用场景和适用范围.

Application of FSS to Reduction of Antennas' RCS

It is an effective approach for reducing antennas'scattering to use frequency selective surface (FSS) as main reflector or subreflector.The measured results are given and discussed. In comparison with ordinary metallic refiector antenna, the FSS reflector antenna's radiation properties are maintained basically but its radar cross-section (RCS) is reduced significantly. FSS subrefiector can be more easily applied to practice, but has a little higher RCS level than that of FSS main reflector.

一种超薄宽带频率选择雷达吸波体的仿真设计

为了减小雷达散射截面,增加飞行器隐身功能,提出了一种新型的超宽频率选择雷达吸波体(FSR)结构。FSR具有带内传输、带外吸收电磁波的特点。设计的FSR结构由无损传输层和有损吸波层组成,中间用空气隔开。无损传输层采用十字缝隙与集总电容构成,用于实现高性能带内传输。吸波层设计了工字形与方形的组合结构,在吸收带内产生两上谐振频率,实现超宽带吸波。仿真结果表明,设计的FSR能够在中心频率为2.17GHz上实现高性能传输,其插入损耗仅为0.43dB,吸波带宽从5.8GHz到14.7GHz,其相对带宽达到86.8%。新型FSR能够实现带内通信,并吸收带外电磁波,从而能够有效减小飞行器的雷达散射截面。

低剖面RCS可控的龙伯透镜反射器

传统龙伯透镜反射器用金属做反射面,可在全频段内实现对电磁波能量的全反射,其雷达散射截面(RCS)特性不可变。采用半球龙伯透镜代替龙伯透镜反射器中的全球龙伯透镜来减轻重量、降低剖面。为了达到对半球龙伯透镜反射器散射特性可控的目的,使用有源频率选择表面(AFSS)吸波器代替半球龙伯透镜反射器金属地面,通过AFSS吸波器的吸波/反射功能,使半球龙伯透镜反射器实现对能量的吸波/反射。仿真结果表明,低剖面龙伯透镜反射器在俯仰方向θ=20°~90°时吸波/反射状态下RCS之间的差值在8 dB以上;在方位方向ϕ=-90°~90°具有130°宽角响应,且吸波/反射状态下RCS之间的差值在8 dB以上。研究结果表明,该龙伯透镜反射器在吸波与反射状态下具有较好的切换效果,实现了RCS的调控。

基于石英晶片镀膜工艺的Ka波段天线副反射面设计与实现

卫星通信系统中使用频率选择表面作为抛物面天线的副反射面,是实现频率复用、提高天线工作效率的有效手段.本文运用模匹配法对频率选择表面单元进行分析计算,并采用精细石英晶片镀膜工艺,实现了Ka波段的频率选择表面构成的天线副反射面.数值和实验结果均表明,该反射面具有良好的角度稳定性及交叉极化特性,同时通带内的插入损耗和阻带的回波损耗都处于较低水平,保证了天线在其工作频带内的高增益.Ka波段的频率选择表面副反射面的研制顺应了当今卫星通信宽频带、窄波束和小型化的发展趋势.