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宽带超薄完美吸波体设计及在圆极化倾斜波束天线雷达散射截面缩减中的应用研究

李思佳 曹祥玉 高军 刘涛 杨欢欢 李文强

宽带超薄完美吸波体设计及在圆极化倾斜波束天线雷达散射截面缩减中的应用研究

李思佳, 曹祥玉, 高军, 刘涛, 杨欢欢, 李文强
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  • 为了缩减天线带内雷达散射截面(radar cross section, RCS), 在双频带完美吸波材料的基础上, 通过缩小两吸波率峰值之间的距离, 设计出了一种频带较宽的超薄完美吸波体.该吸波体由两层金属及其中间的有耗介质组成, 底面金属不刻蚀, 顶面由方形贴片和绕其四周的开口方环组成, 该结构具有低频点LC谐振和高频点偶极子谐振的特征.仿真和实验结果表明: 该吸波体具有极化不敏感和宽入射角的特征, 其在厚度小于0.01λ的条件下, 具有8.2%的半波功率相对带宽, 最大吸波率的峰值为91.6%和96.5%. 将吸波体用于圆极化的倾斜波束 (tilted beam, TB)天线, 仿真和测试结果表明: 该天线在保持增益不变的条件下, 不仅轴比得到改善, 有效带宽得到拓展, 且在5.5–6.5 GHz范围内TB天线的RCS缩减至少在3 dBsm以上, 在谐振频点处最大缩减幅度分别为11 dBsm和8 dBsm; 在两谐振点处鼻锥方向-36°–+36°范围内, TB天线的RCS缩减均有明显效果.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 61271100)、中国博士后科学基金(批准号: 20100481497)、陕西省自然科学基金重点项目(批准号: 2010JZ010)、陕西省自然科学基础研究计划(批准号: 2012JM8003)和陕西省电子信息系统综合实验室(批准号: 20101110) 资助的课题.
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    Li W Q, Cao X Y, Gao J, Yao X 2011 J. Microw. 27 9 (in Chinese) [李文强, 曹祥玉, 高军, 姚旭2011 微波学报 27 9]

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    Juan Y, Shen Z X 2007 IEEE Antenna Wireless Propag. Lett. 6 288

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    Ling J, Gong S X, Zhang P F, Yuan H W, Lu B, Wang W T 2011 J. Xidian Univ. (Nat Sci. Edition) 37 295 (in Chinese) [凌劲, 龚书喜, 张鹏飞, 袁宏伟, 路宝, 王文涛2011西安电子科技大学学报(自然科学版) 37 295]

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    Jiang W, Liu Y, Gong S X 2009 IEEE Antenna Wireless Propag. Lett. 8 1275

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    Costa F, Monorchio A, Genovesi S 2010 IEEE Trans. Antennas Propag. 58 1551

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    Paquay M, Iriarte J C, Ederra I, Gonzalo R, Maagt D 2007 IEEE Trans. Antennas Propag. 55 3630

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    Yang H H, Cao X Y, Gao J, Liu T, Li W Q 2012 J. Electron. Inform. Tech. 34 2790 (in Chinese) [杨欢欢, 曹祥玉, 高军, 刘涛, 李文强 2012电子与信息学报 34 2790]

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    [16]

    Bao S, Luo C R, Zhao X P 2011 Acta Phys. Sin. 60 014101 (in Chinese) [保石, 罗春荣, 赵晓鹏 2011 物理学报 60 014101]

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    Li S J, Cao X Y, Gao J, Zheng Q R, Yang H H 2013 J. Xidian Univ. (Nat Sci. Edition) 40 1432 (in Chinese) [李思佳, 曹祥玉, 高军, 郑秋容, 杨欢欢 2013 西安电子科技大学学报 (自然科学版) 40 1432]

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    Li S J, Cao X Y, Gao J, Zheng Q R, Yang H H 2013 J. Xidian Univ. (Nat Sci. Edition) 40 1432 (in Chinese) [李思佳, 曹祥玉, 高军, 郑秋容, 杨欢欢 2013 西安电子科技大学学报 (自然科学版) 40 1432]

  • [1] 丛丽丽, 付强, 曹祥玉, 高军, 宋涛, 李文强, 赵一, 郑月军. 一种高增益低雷达散射截面的新型圆极化微带天线设计. 物理学报, 2015, 64(22): 224219. doi: 10.7498/aps.64.224219
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    [3] 李文强, 曹祥玉, 高军, 赵一, 杨欢欢, 刘涛. 基于超材料吸波体的低雷达散射截面波导缝隙阵列天线. 物理学报, 2015, 64(9): 094102. doi: 10.7498/aps.64.094102
    [4] 李唐景, 梁建刚, 李海鹏. 基于单层反射超表面的宽带圆极化高增益天线设计. 物理学报, 2016, 65(10): 104101. doi: 10.7498/aps.65.104101
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    [6] 李文强, 曹祥玉, 高军, 郑月军, 杨欢欢, 李思佳, 赵一. 共享孔径人工电磁媒质设计及其在高增益低雷达散射截面天线中的应用. 物理学报, 2015, 64(5): 054101. doi: 10.7498/aps.64.054101
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    [9] 刘涛, 曹祥玉, 高军, 郑秋容, 李文强. 基于超材料的吸波体设计及其波导缝隙天线应用. 物理学报, 2012, 61(18): 184101. doi: 10.7498/aps.61.184101
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    [13] 李思佳, 曹祥玉, 高军, 郑秋容, 杨群, 张昭, 张焕梅. 高Q值超薄完美吸波体设计方法研究. 物理学报, 2013, 62(24): 244101. doi: 10.7498/aps.62.244101
    [14] 陈展斌, 董晨钟. 超精细结构效应对辐射光谱圆极化特性的影响. 物理学报, 2018, 67(19): 193401. doi: 10.7498/aps.67.20180322
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出版历程
  • 收稿日期:  2012-12-30
  • 修回日期:  2013-03-01
  • 刊出日期:  2013-06-20

宽带超薄完美吸波体设计及在圆极化倾斜波束天线雷达散射截面缩减中的应用研究

  • 1. 空军工程大学信息与导航学院, 西安 710077
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 61271100)、中国博士后科学基金(批准号: 20100481497)、陕西省自然科学基金重点项目(批准号: 2010JZ010)、陕西省自然科学基础研究计划(批准号: 2012JM8003)和陕西省电子信息系统综合实验室(批准号: 20101110) 资助的课题.

摘要: 为了缩减天线带内雷达散射截面(radar cross section, RCS), 在双频带完美吸波材料的基础上, 通过缩小两吸波率峰值之间的距离, 设计出了一种频带较宽的超薄完美吸波体.该吸波体由两层金属及其中间的有耗介质组成, 底面金属不刻蚀, 顶面由方形贴片和绕其四周的开口方环组成, 该结构具有低频点LC谐振和高频点偶极子谐振的特征.仿真和实验结果表明: 该吸波体具有极化不敏感和宽入射角的特征, 其在厚度小于0.01λ的条件下, 具有8.2%的半波功率相对带宽, 最大吸波率的峰值为91.6%和96.5%. 将吸波体用于圆极化的倾斜波束 (tilted beam, TB)天线, 仿真和测试结果表明: 该天线在保持增益不变的条件下, 不仅轴比得到改善, 有效带宽得到拓展, 且在5.5–6.5 GHz范围内TB天线的RCS缩减至少在3 dBsm以上, 在谐振频点处最大缩减幅度分别为11 dBsm和8 dBsm; 在两谐振点处鼻锥方向-36°–+36°范围内, TB天线的RCS缩减均有明显效果.

English Abstract

参考文献 (22)

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