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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

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

李文强, 曹祥玉, 高军, 郑月军, 杨欢欢, 李思佳, 赵一
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  • 提出了一种具有部分反射特性和吸波特性的共享孔径人工电磁媒质(shared aperture metamaterial, SA-MTM).该媒质由上层斜十字金属图案加载集总电阻的吸波表面、下层开条带缝隙金属面的部分反射表面以及中间介质层构成, 吸波表面和部分反射表面在垂直维度上共享了一个物理孔径使该媒质同时实现了吸波特性和部分反射特性.将SA-MTM与天线一体化设计, 利用SA-MTM的部分反射表面和天线表面构成的法布里-珀罗(Fabry-Perot, F-P)谐振腔提升天线的增益, 利用SA-MTM的吸波表面吸收入射电磁波实现低雷达散射截面(radar section cross, RCS)天线的设计.仿真和实验结果表明, SA-MTM 的加载使天线的前向增益在5.57–5.94 GHz 的工作带宽范围内都提升了3 dB以上, 且天线的后向RCS在2–9 GHz范围内都有明显的减缩.该研究成果克服了天线辐射性能和散射性能无法兼顾的矛盾, 对高增益低RCS天线的设计具有重要的指导意义.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 60671001, 61271100, 61471389)、陕西省自然科学基础研究重点项目(批准号: 2010JZ010)、中国博士后科学基金(批准号: 2012T50878), 陕西省自然科学基础研究项目(批准号: SJ08-ZT06, 2012JM8003)和空军工程大学信息与导航学院博士创新基金(批准号: KGD103201402)资助的课题.
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  • [1] 李勇峰, 张介秋, 屈绍波, 王甲富, 陈红雅, 徐卓, 张安学. 宽频带雷达散射截面缩减相位梯度超表面的设计及实验验证. 物理学报, 2014, 63(8): 084103. doi: 10.7498/aps.63.084103
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    [9] 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. 物理学报, 2013, 62(12): 124101. doi: 10.7498/aps.62.124101
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    [19] 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
    [20] 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
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出版历程
  • 收稿日期:  2014-07-17
  • 修回日期:  2014-08-26
  • 刊出日期:  2015-03-05

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

  • 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: 60671001, 61271100, 61471389)、陕西省自然科学基础研究重点项目(批准号: 2010JZ010)、中国博士后科学基金(批准号: 2012T50878), 陕西省自然科学基础研究项目(批准号: SJ08-ZT06, 2012JM8003)和空军工程大学信息与导航学院博士创新基金(批准号: KGD103201402)资助的课题.

摘要: 提出了一种具有部分反射特性和吸波特性的共享孔径人工电磁媒质(shared aperture metamaterial, SA-MTM).该媒质由上层斜十字金属图案加载集总电阻的吸波表面、下层开条带缝隙金属面的部分反射表面以及中间介质层构成, 吸波表面和部分反射表面在垂直维度上共享了一个物理孔径使该媒质同时实现了吸波特性和部分反射特性.将SA-MTM与天线一体化设计, 利用SA-MTM的部分反射表面和天线表面构成的法布里-珀罗(Fabry-Perot, F-P)谐振腔提升天线的增益, 利用SA-MTM的吸波表面吸收入射电磁波实现低雷达散射截面(radar section cross, RCS)天线的设计.仿真和实验结果表明, SA-MTM 的加载使天线的前向增益在5.57–5.94 GHz 的工作带宽范围内都提升了3 dB以上, 且天线的后向RCS在2–9 GHz范围内都有明显的减缩.该研究成果克服了天线辐射性能和散射性能无法兼顾的矛盾, 对高增益低RCS天线的设计具有重要的指导意义.

English Abstract

参考文献 (28)

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