论文部分内容阅读
超材料作为当前国内外研究的前沿热点领域之一,已经受到越来越广泛的关注。近年来,随着超材料电磁场控制理论的发展与完善,超材料技术应用于电磁隐身的研究已经成为超材料领域的重要课题,也是当前最有可能给隐身领域带来革命性突破的研究方向。本文将在超材料电磁场控制理论的研究基础之上,将超材料技术引入到雷达天线罩的设计中,在保证雷达天线系统正常工作的情况下实现其工作频带之外的电磁隐身。目前雷达天线罩的设计通常采用频率选择表面FSS加载的方式,其主要机理是借助于天线罩外形的设计,将敌方雷达的信号反射到远离来波的方向以减小雷达天线系统的RCS,然而这种设计方法容易被多基地雷达探测发现。针对FSS雷达天线罩这一问题,本文依托于超材料电磁场控制理论,提出了一种超材料隐身天线罩的设计方法,在保证天线罩内部的雷达天线系统正常工作的情况下,实现其工作频段外无反射的电磁隐身。本文提出的超材料隐身天线罩的总体结构包括超材料罩体和理想匹配层两部分,且分别对雷达天线系统工作频带内外的电磁波表现出两种不同的工作模式。当电磁波处于雷达天线系统工作频带之外时,超材料罩体呈现出隐身模式,电磁波在罩体的引导下绕射经过内部的雷达天线系统至理想匹配层处并被无反射地完全吸收,实现雷达天线系统的带外隐身;而当电磁波处于雷达天线系统工作频带之内时,超材料罩体呈现出透明模式,入射电磁波可以传播穿过天线罩和内部的雷达天线系统发生作用,雷达天线系统发射的电磁波也可以穿过天线罩向外辐射,从而保证雷达天线系统的正常工作。通过利用comsol软件进行数值仿真,验证了超材料隐身天线罩这一设计方法的有效性。同时,由于超材料隐身天线罩依托于超材料单元结构的设计,为了实现超材料隐身天线罩的双频段工作模式,本文设计出了一种等效媒质参数可控的三频段超材料单元结构,为超材料隐身天线罩的设计实现打下了基础。