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覆盖X和Ku波段的低雷达散射截面人工磁导体反射屏

郑月军 高军 曹祥玉 李思佳 杨欢欢 李文强 赵一 刘红喜

覆盖X和Ku波段的低雷达散射截面人工磁导体反射屏

郑月军, 高军, 曹祥玉, 李思佳, 杨欢欢, 李文强, 赵一, 刘红喜
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  • 设计并制备了一种基于人工磁导体(artificial magnetic conductor, AMC)的覆盖X和Ku波段的宽带低雷达散射截面(radar cross section, RCS)反射屏. 将双频带耶路撒冷十字形AMC结构和宽带双金属方形AMC结构复合, 通过参数优化, 使耶路撒冷十字形结构的反射相位反转频点与方形结构的反射相位零值频点重合或者非常接近, 进一步扩宽有效相位差区域, 从而拓展RCS减缩带宽. 给出了反射能量峰值方位的一般理论计算公式, 当入射角度、棋盘单元尺寸和观察频率确定后, 可通过公式计算出反射峰的方位. HFSS软件仿真结果与理论计算结果符合较好, 验证了理论公式的正确性. 同时与等尺寸金属平板相比, 在7.4–17.0 GHz 频带内, 除9.8 GHz附近的少数频点外, 天线后向RCS均有-10 dB以上的减缩, 基本覆盖X波段和Ku波段, 相对带宽为78.7%, 在11.6 GHz时, 减缩量最大, 达到40.3 dB. 加工了反射屏实物并进行测试, 测试结果与仿真结果基本一致, 证实了反射屏具有宽带的低RCS特性.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 61271100, 61471389)和陕西省自然科学基础研究计划项目(批准号:2012JM8003)资助的课题.
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    Jia Y T, Liu Y, Hao Y W, Gong S X 2014 Electron. Lett. 50 345

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    Galarregui J C I, Pereda A T, Falcón J L M, Gonzalo I E R, Maagt P 2013 IEEE Trans. Antennas Propagat. 61 6136

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    Zhang Y 2011 Ph. D. Dissertation (Chengdu: University of Electronic Science and Technology of China) (in Chinese) [张泳2011博士学位论文(成都: 电子科技大学)]

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    Zhao Y, Cao X Y, Gao J, Yao X, Ma J J, Li S J, Yang H H 2013 Acta Phys. Sin. 62 154204 (in Chinese) [赵一, 曹祥玉, 高军, 姚旭, 马嘉俊, 李思佳, 杨欢欢 2013 物理学报 62 154204]

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  • [1] 赵一, 曹祥玉, 高军, 姚旭, 马嘉俊, 李思佳, 杨欢欢. 人工磁导体正交布阵的宽带低雷达截面反射屏. 物理学报, 2013, 62(15): 154204. doi: 10.7498/aps.62.154204
    [2] 鲁磊, 屈绍波, 马华, 夏颂, 徐卓, 王甲富, 余斐. 宽带雷达散射截面减缩人工磁导体复合结构. 物理学报, 2013, 62(3): 034206. doi: 10.7498/aps.62.034206
    [3] 陈巍, 高军, 张广, 曹祥玉, 杨欢欢, 郑月军. 一种编码式宽带多功能反射屏. 物理学报, 2017, 66(6): 064203. doi: 10.7498/aps.66.064203
    [4] 郑月军, 高军, 曹祥玉, 郑秋容, 李思佳, 李文强, 杨群. 一种兼具宽带增益改善和宽带、宽角度低雷达散射截面的微带天线. 物理学报, 2014, 63(22): 224102. doi: 10.7498/aps.63.224102
    [5] 李思佳, 曹祥玉, 高军, 郑秋容, 赵一, 杨群. 低雷达散射截面的超薄宽带完美吸波屏设计研究. 物理学报, 2013, 62(19): 194101. doi: 10.7498/aps.62.194101
    [6] 吕志伟, 林殿阳, 王 超, 王晓慧, 汤秀章, 龚 坤, 单玉生. 宽带KrF激光抽运的受激布里渊散射反射率研究. 物理学报, 2006, 55(3): 1224-1230. doi: 10.7498/aps.55.1224
    [7] 杨欢欢, 曹祥玉, 高军, 刘涛, 李思佳, 赵一, 袁子东, 张浩. 基于电磁谐振分离的宽带低雷达截面超材料吸波体. 物理学报, 2013, 62(21): 214101. doi: 10.7498/aps.62.214101
    [8] 韩江枫, 曹祥玉, 高军, 李思佳, 张晨. 一种基于超材料的宽带、反射型90极化旋转体设计. 物理学报, 2016, 65(4): 044201. doi: 10.7498/aps.65.044201
    [9] 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
    [10] 冯野, 杨毅彪, 王安帮, 王云才. 利用半导体激光器环产生27 GHz的平坦宽带混沌激光. 物理学报, 2011, 60(6): 064206. doi: 10.7498/aps.60.064206
    [11] 梁文耀, 张玉霞, 陈武喝. 低对称性光子晶体超宽带全角自准直传输的机理研究. 物理学报, 2015, 64(6): 064209. doi: 10.7498/aps.64.064209
    [12] 赵一, 曹祥玉, 张迪, 姚旭, 李思佳, 杨欢欢, 李文强. 一种兼有高增益和宽带低散射特征的波导缝隙天线设计. 物理学报, 2014, 63(3): 034101. doi: 10.7498/aps.63.034101
    [13] 郭飞, 杜红亮, 屈绍波, 夏颂, 徐卓, 赵建峰, 张红梅. 基于磁/电介质混合型基体的宽带超材料吸波体的设计与制备. 物理学报, 2015, 64(7): 077801. doi: 10.7498/aps.64.077801
    [14] 党可征, 时家明, 李志刚, 孟祥豪, 王启超. 基于高阻抗表面的多频带Salisbury屏设计. 物理学报, 2015, 64(11): 114101. doi: 10.7498/aps.64.114101
    [15] 李文强, 高军, 曹祥玉, 杨群, 赵一, 张昭, 张呈辉. 一种具有吸波和相位相消特性的共享孔径雷达吸波材料. 物理学报, 2014, 63(12): 124101. doi: 10.7498/aps.63.124101
    [16] 石泰峡, 董丽娟, 陈永强, 刘艳红, 刘丽想, 石云龙. 人工磁导体对无线能量传输空间场的调控. 物理学报, 2019, 68(21): 214203. doi: 10.7498/aps.68.20190862
    [17] 李晓楠, 周璐, 赵国忠. 基于反射超表面产生太赫兹涡旋波束. 物理学报, 2019, 68(23): 238101. doi: 10.7498/aps.68.20191055
    [18] 张庆斌, 兰鹏飞, 洪伟毅, 廖青, 杨振宇, 陆培祥. 控制场对宽带超连续谱产生的影响. 物理学报, 2009, 58(7): 4908-4913. doi: 10.7498/aps.58.4908
    [19] 陈吴玉婷, 韩鹏昱, Kuo Mei-Ling, Lin Shawn-Yu, 张希成. 具有缓变折射率的太赫兹宽带增透器件. 物理学报, 2012, 61(8): 088401. doi: 10.7498/aps.61.088401
    [20] 王莹, 程用志, 聂彦, 龚荣洲. 基于集总元件的低频宽带超材料吸波体设计与实验研究. 物理学报, 2013, 62(7): 074101. doi: 10.7498/aps.62.074101
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出版历程
  • 收稿日期:  2014-06-29
  • 修回日期:  2014-07-20
  • 刊出日期:  2015-01-20

覆盖X和Ku波段的低雷达散射截面人工磁导体反射屏

  • 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, 61471389)和陕西省自然科学基础研究计划项目(批准号:2012JM8003)资助的课题.

摘要: 设计并制备了一种基于人工磁导体(artificial magnetic conductor, AMC)的覆盖X和Ku波段的宽带低雷达散射截面(radar cross section, RCS)反射屏. 将双频带耶路撒冷十字形AMC结构和宽带双金属方形AMC结构复合, 通过参数优化, 使耶路撒冷十字形结构的反射相位反转频点与方形结构的反射相位零值频点重合或者非常接近, 进一步扩宽有效相位差区域, 从而拓展RCS减缩带宽. 给出了反射能量峰值方位的一般理论计算公式, 当入射角度、棋盘单元尺寸和观察频率确定后, 可通过公式计算出反射峰的方位. HFSS软件仿真结果与理论计算结果符合较好, 验证了理论公式的正确性. 同时与等尺寸金属平板相比, 在7.4–17.0 GHz 频带内, 除9.8 GHz附近的少数频点外, 天线后向RCS均有-10 dB以上的减缩, 基本覆盖X波段和Ku波段, 相对带宽为78.7%, 在11.6 GHz时, 减缩量最大, 达到40.3 dB. 加工了反射屏实物并进行测试, 测试结果与仿真结果基本一致, 证实了反射屏具有宽带的低RCS特性.

English Abstract

参考文献 (27)

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