層狀超薄高效吸波結(jié)構(gòu)材料研究.pdf

1、外形隱身技術(shù)因其可在特定方向顯著降低目標(biāo)的RCS，已成為雷達(dá)隱身技術(shù)的首選。但該技術(shù)不吸收電磁波，目標(biāo)的散射特征仍可被多站雷達(dá)捕獲。在此情形下，采用雷達(dá)吸波材料縮減目標(biāo)總的RCS的方法顯得尤為重要。傳統(tǒng)研究吸波材料的方法是通過電磁仿真或多次實(shí)驗(yàn)的手段，費(fèi)時(shí)費(fèi)力且效率低。如何高效地設(shè)計(jì)出符合要求的吸波材料仍然是當(dāng)前亟需解決的問題。
　　本文根據(jù)類Salisbury屏結(jié)構(gòu)的工作原理，給出了全文的吸波結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，即基于等效電路原理設(shè)計(jì)

2、吸波結(jié)構(gòu)。首先，采用二維周期單環(huán)加載電阻的結(jié)構(gòu)，構(gòu)建了一種超薄窄帶吸波結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)—單環(huán)周期型單層吸波結(jié)構(gòu)，再推導(dǎo)出其等效電路;然后基于該等效電路設(shè)計(jì)一個厚度減半、工作于相同頻點(diǎn)的吸波結(jié)構(gòu)以驗(yàn)證方法的正確性。另外，利用天線陣列口徑相互覆蓋的概念，設(shè)計(jì)了第二種超薄吸波結(jié)構(gòu)—陣列匹配負(fù)載型。仿真及實(shí)測結(jié)果表明，兩種設(shè)計(jì)均不受介質(zhì)基板選取限制、結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計(jì)靈活、實(shí)用性高。
　　其次，展開了對超薄超寬帶吸波結(jié)構(gòu)的研究?；谏鲜鑫ńY(jié)構(gòu)的設(shè)

3、計(jì)方法，利用降低厚度的技術(shù)，結(jié)合克服高次模效應(yīng)的原理，設(shè)計(jì)了多層的超寬帶吸波結(jié)構(gòu)的等效電路;根據(jù)等效電路與物理結(jié)構(gòu)的對應(yīng)關(guān)系，逐層進(jìn)行HFSS建模，最后得到完整超寬帶吸波結(jié)構(gòu)的物理模型。作為實(shí)例，首先設(shè)計(jì)了一個石英玻璃襯底的超寬帶吸波結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)2GHz～18GHz內(nèi)-10dB的RCS縮減，并采用ITO膜工藝進(jìn)行了加工和實(shí)測。在此工作基礎(chǔ)上，為了進(jìn)一步改進(jìn)吸波結(jié)構(gòu)的吸波效果，減輕重量，利用泡沫作為襯底，重新設(shè)計(jì)并加工了吸波結(jié)構(gòu)，實(shí)

4、現(xiàn)了2GHz～18GHz帶內(nèi)-15dB的RCS縮減。此外，采用較小尺寸的單環(huán)印刷電路構(gòu)建層內(nèi)結(jié)構(gòu)，在保證其諧振頻率始終大于最大高工作頻率的前提下，提出了可用PCB板工藝實(shí)現(xiàn)的多層非諧振電路吸波結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)在2.5GHz～16GHz范圍內(nèi)約有-15dB的RCS縮減。
　　再次，基于對吸波結(jié)構(gòu)和輻射結(jié)構(gòu)兩種等效電路的深入研究，實(shí)現(xiàn)了一種寬帶吸波與輻射的一體化結(jié)構(gòu)。利用三環(huán)嵌套、每環(huán)加載集總電阻構(gòu)建了具有寬帶吸收特性的吸波結(jié)構(gòu)

5、;在不額外增加輻射單元的前提下，提出了集總電阻處并聯(lián)加載開關(guān)的設(shè)計(jì)思路，通過開關(guān)“斷”和“通”的兩個狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)吸波和輻射功能的切換。為了驗(yàn)證設(shè)計(jì)思想，加工并實(shí)測了一個3×3的樣品。結(jié)果表明，一體化結(jié)構(gòu)工作于吸波模式時(shí)，其吸波性能不低于傳統(tǒng)吸波材料;工作于輻射模式時(shí)，具有一定的輻射性能。
　　最后，本文首次提出將負(fù)電阻和負(fù)電感的負(fù)阻抗器件引入到吸波結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，以解決目前吸波結(jié)構(gòu)研制過程中存在的厚度、工作波長和吸收效率之間相互制約的