设计并制备了一种兼具高增益和低雷达散射截面(radar cross section,RCS)的微带天线,通过给原始微带天线加载双屏频率选择表面(frequency selective surface,FSS)覆层,使其具有宽带的3 d B增益带宽和宽带、宽角度的低RCS特性.该FSS单元的上层是四个开口处都焊有电阻的金属环结构,下层是中间和四边都开缝的金属贴片结构.上层加载的电阻主要用于吸收雷达入射波,减缩天线RCS;下层的贴片和天线地板构成Fabry-Perot谐振腔,提高天线增益.在5.75—11.37 GHz频带内,S22<-10 d B,S12<-10 d B;在11.21—11.54 GHz频带内,S11反射系数相位曲线斜率为正,幅度模值均在0.86以上.实验结果表明:与原始天线相比,在谐振频点11.73 GHz处,天线增益提高3.4 d B,E,H面的半功率波束宽度分别减小16°和50°;天线的3 d B增益带宽为10.00—12.40 GHz,完全覆盖阻抗带宽.在4.10—11.30 GHz频带内,天线法向RCS均有3 d B以上的减缩,最大减缩23.08 d B;4.95 GHz处的单站RCS在-20°—20°的角域、双站RCS在-37°—37°的角域均有3 d B以上的减缩.实验结果证实了该FSS覆层可用于同时改善天线的辐射和散射性能.
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 d B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 d B.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.
该文设计了一种基于超表面(MS)的低雷达散射截面(RCS)宽频贴片阵列天线。该天线由工作在不同频段的两种开缝贴片天线组成2×4的八元阵,以此实现天线小型化并扩展其带宽,根据相位相消原理,将两种人工磁导体(AMC)以棋盘布阵的方式组成超表面加载到天线阵周围,使其具有低RCS特性。实测和仿真结果表明:加载超表面后,天线工作带宽由5.7~6.2 GHz扩展为5.6~6.6 GHz,相对带宽增大1倍,辐射特性基本保持不变;当平面波垂直入射时,天线单站RCS减缩效果明显,其中,X极化波下3 d B减缩带宽为5.3~7.0 GHz,最大减缩量达31 d B,Y极化波下3 d B减缩带宽为5.8~6.9 GHz。
