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一种具有吸波和相位相消特性的共享孔径雷达吸波材料

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

李文强, 高军, 曹祥玉, 杨群, 赵一, 张昭, 张呈辉
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  • 提出了共享孔径雷达吸波材料(shared aperture radar absorbing material,SA-RAM)的设计方法. 该方法将无源人工电磁媒质(metamaterials,MTM)的散射问题等效为有源阵列的辐射问题进行研究,利用阵列天线原理对有限周期MTM单元构成的MTM子孔径的位置信息、幅度信息、相位信息进行优化设计,实现具有不同功能的SA-RAM. 在此基础上,设计了一种基于人工磁导体(artificial magnetic conductor,AMC)子孔径和完美吸波体(perfect metamaterial absorber,PMA)子孔径的SA-RAM,该SA-RAM通过将AMC子孔径与PMA子孔径交错布阵,实现了具有吸波和相位相消特性的SA-RAM. 仿真和实验结果表明,该SA-RAM较金属板的后向雷达散射截面(radar cross section,RCS)在5.5–8.3 GHz都有明显的减缩,在5.54 GHz处的减缩是由于PMA的高吸波率引起的,在7.0 GHz处的减缩是由于AMC子孔径和PMA子孔径相位相消引起的. 研究结果对频域和空域隐身相结合的雷达吸波材料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)、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)和陕西省自然科学基础研究项目(批准号:SJ08-ZT06,2012JM8003)资助的课题.
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    [3] 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
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    [5] 杨欢欢, 曹祥玉, 高军, 刘涛, 马嘉俊, 姚旭, 李文强. 基于超材料吸波体的低雷达散射截面微带天线设计. 物理学报, 2013, 62(6): 064103. doi: 10.7498/aps.62.064103
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    [8] 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
    [9] 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
    [10] 李民权, 陶小俊, 赵 瑾, 吴先良. 基于辛Runge-Kutta-Nystrom方法的雷达散射截面计算. 物理学报, 2007, 56(4): 2115-2118. doi: 10.7498/aps.56.2115
    [11] 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
    [12] 梁达川, 魏明贵, 谷建强, 尹治平, 欧阳春梅, 田震, 何明霞, 韩家广, 张伟力. 缩比模型的宽频时域太赫兹雷达散射截面(RCS)研究. 物理学报, 2014, 63(21): 214102. doi: 10.7498/aps.63.214102
    [13] 闫昕, 梁兰菊, 张雅婷, 丁欣, 姚建铨. 基于编码超表面的太赫兹宽频段雷达散射截面缩减的研究. 物理学报, 2015, 64(15): 158101. doi: 10.7498/aps.64.158101
    [14] 江月松, 聂梦瑶, 张崇辉, 辛灿伟, 华厚强. 粗糙表面涂覆目标的太赫兹波散射特性研究. 物理学报, 2015, 64(2): 024101. doi: 10.7498/aps.64.024101
    [15] 何晶, 苗强, 吴德伟. 微波-光波变电长度缩比条件下目标雷达散射截面相似性研究. 物理学报, 2014, 63(20): 200301. doi: 10.7498/aps.63.200301
    [16] 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
    [17] 张光甫, 袁乃昌, 刘少斌. 等离子体覆盖立方散射体目标雷达散射截面的时域有限差分法分析. 物理学报, 2004, 53(8): 2633-2637. doi: 10.7498/aps.53.2633
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    [19] 朱艳菊, 江月松, 华厚强, 张崇辉, 辛灿伟. 热防护层覆盖弹体目标雷达散射截面的修正的等效电流近似法和图形计算电磁学法分析. 物理学报, 2014, 63(24): 244101. doi: 10.7498/aps.63.244101
    [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:  2013-12-08
  • 修回日期:  2014-03-04
  • 刊出日期:  2014-06-20

一种具有吸波和相位相消特性的共享孔径雷达吸波材料

  • 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)、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)和陕西省自然科学基础研究项目(批准号:SJ08-ZT06,2012JM8003)资助的课题.

摘要: 提出了共享孔径雷达吸波材料(shared aperture radar absorbing material,SA-RAM)的设计方法. 该方法将无源人工电磁媒质(metamaterials,MTM)的散射问题等效为有源阵列的辐射问题进行研究,利用阵列天线原理对有限周期MTM单元构成的MTM子孔径的位置信息、幅度信息、相位信息进行优化设计,实现具有不同功能的SA-RAM. 在此基础上,设计了一种基于人工磁导体(artificial magnetic conductor,AMC)子孔径和完美吸波体(perfect metamaterial absorber,PMA)子孔径的SA-RAM,该SA-RAM通过将AMC子孔径与PMA子孔径交错布阵,实现了具有吸波和相位相消特性的SA-RAM. 仿真和实验结果表明,该SA-RAM较金属板的后向雷达散射截面(radar cross section,RCS)在5.5–8.3 GHz都有明显的减缩,在5.54 GHz处的减缩是由于PMA的高吸波率引起的,在7.0 GHz处的减缩是由于AMC子孔径和PMA子孔径相位相消引起的. 研究结果对频域和空域隐身相结合的雷达吸波材料设计具有重要的指导意义.

English Abstract

参考文献 (35)

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