基于电磁超材料的新型带内低散射天线设计研究文献综述

 2022-07-15 08:07

基于电磁超材料的新型带内低散射天线设计研究

1、选题说明

随着电子战、信息战技术的发展,飞行器和雷达的隐身受到世界各国的高度重视,具有低散射特性的高速飞行目标和雷达的研制因而成为一个重要的课题。目前,飞行器的隐身技术主要有电磁波隐身、可见光隐身、红外隐身、激光隐身以及声波隐身等技术,本文主要研究与电磁波隐身相关的目标电磁散射特性。目标的电磁散射特性通常用雷达散射截面的大小来衡量,因此降低目标的可侦测性、实现目标隐身的主要途径就是釆用雷达散射截面的减缩技术。雷达散射截面减缩技术的出现,增强了军队人员和装备的生存能力,同时也提高了对敌方的威胁程度。

天线系统是飞行器和雷达不可或缺的重要组成部分,它能否有效地避免电磁千扰和敌方雷达的探测和攻击,对于改进飞行器的整体隐身性能起到至关重要的作用。天线作为有源目标,是一种特殊的散射体,不同于普通的散射体它必须保证雷达波在其工作的频段范围内正常地发送和接收,因此仅仅通过改变外形结构和简单地涂敷吸波材料等常规的隐身措施难以有效地解决天线的散射问题。目前天线的隐身技术主要有:釆用独特的外形设计的结构隐身技术如仿生学、使用吸波涂层或吸波、透波结构等新型人造材料的材料隐身技术、等离子体隐身技术、无源对消隐身技术以及有源信号对消隐身技术等。

2、选题的立论依据(课题来源、理论意义和实际应用价值)

目前,在众多形式各异的天线中,军用和民用飞行器较多采用易于共形的微带天线,因其具有低剖面、体积小、重量轻、易于与导弹卫星等飞行器载体表面共形、方便与有源器件和电路集成为一个模块等优点,其馈电网络与天线结构可以一起设计加工,并可用印刷电路技术大批量生产,同时便于设计圆极化,容易于实现双频段、双极化等多功能,因而越来越受到重视。另外,大型相控阵天线也广泛应用于军用和民用领域,虽然其大口径特征使得天线具备更窄的波束和更高的增益,但同时也使其成为更强的散射源。因此,能否降低天线的散射成为降低飞行器和雷达整体散射的关键,一些先进的国家长期以来一直在进行关于天线散射方面的研究并且己经取得了一定的成果传统上,天线的散射可以分为天线模式项散射和天线结构项散射,天线模式项散射与天线饿电端口的匹配负载有关,天线结构项散射与天线的结构有关,而与天线饿电端口的匹配负载无关。如果从频域来划分,天线的散射可以分为工作频带内散射和工作频带外的散射(简称为带内和带外),在工作频带内天线才需要信号的发送和接收功能,其散射的特殊性不能视为普通的散射体,需要特殊处理,而处于工作频带外的天线则可以视为普通的散射体,可以采用具有滤波特性的雷达天线罩等方法来减小天线带外。因此,减小天线带内的是减小天线的关键内容。但是如何能够更有效地减小天线工作频带内的散射依然是一个亟待解决和值得深入研宄的课题。目前,己经有很多关于这方面的研宄,但是都没有能够很好地解决这些问题。

电磁超材料是是近些年来在电磁学领域提出的一个新概念,因其独特的电磁响应特性而受到学术界的广泛关注。电磁超材料的定义为由人工周期或准周期单元结构组成的,具有天然材料所不具备的新颖电磁性质的人工结构或复合材料。 其主旨设计思想是通过有序设计材料亚波长结构单元属性改变材料的宏观电磁特性从而突破某些天然材料的自身限制。利用电磁超材料的特异电磁特性可以对电磁波和光波实现任意“控制”。近些年来,电磁超材料作为国内外的学术热点, 其奇异特性不断被学者发现并分析,相关的材料制造和性能测试等问题也已基本解决,电磁超材料已逐渐应用于各项工程应用领域。本课题思想拟基于电磁超材料结构设计带内低散射的微带天线,同时可以保证天线辐射特性不变。

3、文献综述(国内外研究现状)

3.1 理论研究方面:

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