频率选择表面A夹层雷达罩的传输特性

基于互导纳法设计了A夹层频率选择表面(FSS)罩壁结构并制作了平面试件和圆锥形雷达罩试件,验证了复合结构的一体化加工工艺。在微波暗室中对平板试件和FSS锥形罩进行了测试将部分测试结果与计算结果进行了比较。结果表明,A夹层加载的双层FSS带内传输损耗较小,具有一定的平顶特性,且带宽的入射角和极化稳定性较好。60°斜入射时,双层FSS的TE和TM极化的-3 dB带宽之差比相应单层FSS减小1.3 GHz;蜂窝夹芯层厚度较大时(1/4λ左右),A夹层两侧的单层FSS之间耦合较小,因而双层FSS的谐振频率与单层相同。曲面FSS雷达罩的传输特性与天线极化状态和测试方位均有关系,在主极化平面内与平面试件的结果一致,表明局部近场测试时曲率的影响较小,设计时可采取局部平面近似。     

具有低空气隙敏感度的雪花单元频率选择表面

针对在工程研制阶段隐身雷达罩与频率选择表面(FSS)间的空气隙引起的隐身雷达罩传输性能劣化问题,设计了一种具有低空气隙敏感度的新型雪花环状单元频率选择表面以降低空气隙的影响.采用模式匹配法进行了FSS理论仿真.为了进行对比分析,针对假定技术指标分别给出新型单元FSS和Y环单元FSS的最优化设计结构,采用光刻工艺制备出等效FSS平板样件,在微波暗室中采用自由空间法测试其传输性能以验证设计.仿真和测试结果一致表明:新型雪花单元FSS在很大的空气隙内(190～6500 μm)均满足技术指标,优于Y环FSS的最大空气隙范围(320～1900 μm).最后,简要分析了雪花单元FSS设计的优点.分析结果显示,新型雪花单元FSS在满足隐身雷达罩常规技术指标的前提下,具有较低的空气隙敏感度,可在工程试验阶段用于FSS的研制.     

宽带复合耦合型频率选择表面

为满足具有稳定传输特性的低剖面、宽带频率选择表面(Frequency Selective Surface,FSS)结构的需求,提出了一种基于复合耦合型结构的宽带FSS结构.基于相邻周期子单元间相位-振幅的相互调制作用,建立新型宽带FSS的物理模型.采用全波数值仿真方法分析新型宽带FSS的电磁传输特性,以及扫描角度对其电...     

大型频率选择表面数字化加工系统的加工方法研究

为了解决大型频率选择表面曲面的加工问题，结合机器人铣削和数字化加工技术，开发了复杂频率选择表面机器人数字化加工系统。通过曲面检测和三角剖分，得到了数字化曲面模型。基于此模型和大型频率选择表面曲面的加工特点，提出了分区加工方法，通过与五轴联动加工方法的比较和加工实验，说明了分区加工方法的有效性。     

一种基于FSS的太赫兹滤波器特性分析

基于太赫兹频段,为研究太赫兹滤波器的滤波特性,提出了一种基于频率选择表面(FSS)的反射型偏振太赫兹滤波器。通过分析不同旋转角度的滤波器透过性,得出该结构的滤波器具有中心反射率高,谐振频率拓展范围大等优点。优化计算结果表明,当FSS结构设计成不同的旋转角度时,可将中心频率控制在0.58～0.72 THz(动态可调范围约为24%),具有较强的频率拓展实用性,并且在0.58 THz处获得超过96%的最高反射率。     

低频带通与带阻自由切换的频率选择表面

为了在不同时域下获得兼具带通与带阻空间滤波功能的低频频率选择表面(FSS),提出了一种带通与带阻型FSS可自由切换的设计方法,即在基于卷曲技术设计的小型化FSS表面上贴装电控PIN二极管,并利用"场-路"协同仿真的方法进行建模与计算。其中,卷曲图案既是滤波结构,也是馈电导线。当PIN二极管导通时,卷曲图案缝隙处产生的电容C1与金属贴片电感L1构成并联LC回路,FSS表现为带通滤波功能;反之,焊盘处缝隙及反偏PIN二极管产生的电容C2与金属贴片电感L2串联,FSS切换为带阻滤波功能。采用印刷线路板及表面贴装工艺制作出了400 mm×400mm试验样件并采用自由空间法进行测试,仿真与测试结果表明:在2.45GHz处,当PIN二极管导通时,FSS表现为强透射性能,反之则表现出强反射效果。这种基于电控PIN二极管开关所实现的带通与带阻型FSS自由切换方法在通信、电磁屏蔽及雷达隐身等领域具有广阔的应用前景。     

装配误差衰减双屏"十"字环FSS传输特性研究

用Galerkin矩量法计算电场积分方程的方法,数值计算、分析了装配误差引起双屏FSS频率响应衰减变化特性.由实际经验建立了双屏FSS(频率选择表面)装配误差物理和结构模型,并提出了具体数值分析计算方法.基于数值分析结果表明,装配误差为单元周期长度10%时,频率响应幅值衰减最大;当装配偏移方向与入射波极化方向一致时,产生相位插入延时并且相位与频率关系曲线发生变形;当装配偏移方向与入射波极化方向正交时,出现较大相位延迟.     

耐高温液态金属频率选择表面流道拓扑优化设计

面向高速飞行器的耐高温和隐身需求,提出了一种基于液态金属的具备耐高温能力的双层频率选择表面（Frequency Selective Surface, FSS）结构。首先通过粒子群优化对双层FSS进行结构优化,保证了双层FSS单元的电性能;其次以液态金属作为导电和导热工质,利用拓扑优化方法对FSS的流道结构进行优化,提高FSS的散热能力;最后针对优化前后的FSS结构进行了数值仿真,并加工样件进行了散热性能实验。仿真和实测的温度数据吻合性较好,表明拓扑优化后的双层FSS结构散热性能有明显改善。     

对称双屏Butterworth型频率选择表面的设计

分析了对称双屏频率选择表面(FSS)结构如何实现Butterworth型FSS和获得"平顶"和"陡截止"的"矩形化"滤波特性.结合平面波展开法与互导纳法,给出了缝隙阵列导纳和缝隙阵列之间的互导纳.以Y孔形单元为例,数值计算并分析了FSS屏与中间电介质对Butterworth型FSS的影响;然后在500 mm×500 m...     

Y孔分形频率选择表面的设计

提出了将分形理论应用于频率选择表面(FSS)设计,使单屏FSS具有多频谐振特性,以进一步满足现代通信设备对多频带及集成化的要求.首先,以结构对称、抗交叉极化特性好的Y孔单元为例,经过递归、迭代产生二阶Y孔分形单元,给出计算单元几何分布的公式.然后,结合Floquet周期条件,应用全波周期矩量法得到描述FSS表面电流分布...     

Phase Compensation of Composite Material Radomes Based on the Radiation Pattern

Some compensation methods have been proposed to mitigate the degradation of radiation characteristics caused by composite material radomes, however most of them are complex and not applicable for large radomes, for example, the modification of geometric shape by grinding process. A novel and simple compensation strategy based on phase modification is proposed for large reflector antenna-radome systems. Through moving the feed or sub-reflector along axial direction opportunely, the modification of phase distribution in the original aperture of an enclosed reflector antenna can be used to reduce the phase shift caused by composite material radomes. The distortion of far-field pattern can be minimized. The modification formulas are proposed, and the limitation of their application is also discussed. Numerical simulations for a one-piece composite materials sandwich radome and a 40 m multipartite composite materials sandwich radome verify that the novel compensation strategy achieves satisfactory compensated results, and improves the distortion of the far-field pattern for the composite material radomes. For one-piece dielectric radome, more than 60% phase difference caused by radome is reduced. For multipartite radome, the sidelobe level improves about 1.2 dB, the nulling depth improves about 3 dB. The improvement of far-field pattern could be obtained effectively and simply by moving the feed or sub-reflector according to phase shift of the radome.     

Optimal design of frequency selective surface by genetic algorithm

In this paper, we describe an autonomous design procedure of frequency selective surface(FSS) with genetic algorithm(GA). With a set of characteristics specified by operators in frequency domain, the proposed system searches the best matching pre-manufactured FSS in the pre-constructed data base(DB), sets initial genes of GA with the searched FSS parameters, and then runs electromagnetic scattering theory on FSS as well as evolution process through GA until the solution settles down to the desired characteristics. DB implemented from manufactured real FSS is utilized as approximated solution set for GA. The system gives tolerable running time, and the results are verified by manufactured FSS.     

填充介质的厚屏频率选择表面传输特性

为了改善厚屏频率选择表面(FSS)的滤波特性,实现FSS在雷达天线罩上的应用,设计了具有圆孔单元的厚屏FSS结构,并将其单元内填充介质,制备出了相应的实验件。理论分析时,首先建立等效问题;接着用Floquet定理将无限大厚屏FSS上所有阵列单元的场展开为无穷多个平面电磁波;然后在单元边界处强加边界条件;最后用矩量法求解等效的磁场积分方程。在微波暗室测试后,发现测试值与计算值基本一致。结果表明:中心频率的变化主要取决于单元间距、入射角和介电常数等3个参数;其中,当单元间距由30mm增加到36mm,电磁波的入射角由10°增加到30°,填充介质的介电常数由2.5增加到7.0时,中心频率分别减小了2.1,1.5,1.9GHz;另外,单元直径增大使得带宽增加,当单元直径由14mm增加到17mm,带宽增加了1.2GHz。可以看出,改善厚屏FSS的传输特性是多参数优化的问题,如果合理选择填充介质并适当选取其他参数,能够获得理想的传输特性。     

单层带通FSS的带内传输损耗机理

阐述了平面波在无限平面单层频率选择表面(FSS)中的带内损耗机理,区分失配损耗和介质损耗,基于模分析法研究了诸多因素对损耗特性的影响.介质有耗时,TE波大入射角下损耗最大;阵列分布或单元缝隙影响带宽的同时,介质损耗与带宽总是呈相反的趋势;单侧介质加载的带内传输损耗主要是由介质损耗还是带内反射所致取决于介质厚度,但任何厚度的介质覆盖均比衬底时的带内反射要小;对称加载时则主要为介质损耗,且低于单侧加载.     

Determination of the scheme of precision grinding compensation on the radome

The radome, which is often used to house airborne scanning radar antennas, causes a large boresight error and boresight error slope of the radar antenna. One way to decrease the boresight error induced by the radome is to modify its geometric thickness. Determining the grinding scheme from the boresight error performance is the most important problem to be solved. A typical inverse problem about electromagnetic fields is solving the precise grinding compensation area and allowance according to the antenna aperture distribution and the radome’s boresight error performance, which could hardly be solved by a purely mathematical method. An effective approach combining theoretical analysis and mathematical calculations with experimental measurement is presented in this paper to determine the grinding area and allowance for compensating the boresight error performance of the radome. By comparing the calculated and measured data of the boresight error and the boresight error slope before and after grinding, it is shown that this method is simple and practical and can be used for many kinds of radomes.     

高铁平台卫通天线罩结构设计与仿真优化

为了实现高铁平台卫通天线易共形要求,同时满足高运行速度载荷和安装工况需求,文中采用自顶向下设计思路完成超低轮廓天线罩结构设计。在保证天线罩实现大入射角和高透波性能的前提下,首先考虑具备良好气动性能的工业设计方案,并对天线罩的结构强度、刚性和气动外形进行详细设计;同时对承载部件底罩进行静力学、谐响应仿真分析和优化,保证底罩满足一体化天线传动系统安装精度要求;最后完成罩体在高动态下的流固耦合仿真分析与优化。结论表明天线罩可满足电性能、机械性能和载车平台要求。     

一种新型单元的频率选择表面

本文通过对传统的十字单元进行改进,设计了一种新型单元的频率选择表面（FSS）。利用模式匹配法,对传统十字单元FSS和这种新型单元FSS从理论上进行了对比分析,对TE波入射时角度变化和大角度入射时极化方式变化对中心频率的影响两个方面进行了研究,并采用镀膜和光刻技术制备了新型单元FSS的实验样件,在微波暗室中进行测试,得到的实验曲线与理论仿真曲线基本一致。结果表明：传统十字单元FSS不能实现中心频率的角度稳定性,TE波0°到45°时中心频率漂移300MHz,并且45°入射时中心频率的极化稳定性很差,漂移量为800MHz,而新型单元FSS具有中心频率的角度稳定性,TE波０°到45°入射中心频率漂移量仅为100MHz,同时对于大的入射角度,具有中心频率的极化稳定性。     

风载荷下机载复合材料天线罩强度有限元分析

机载天线罩对重量要求高,需要承受较大的风载荷,多采用复合材料以满足要求,因此需要对天线罩进行强度校核。文中针对某机载天线罩首先进行风载荷的计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics, CFD）有限元仿真,然后利用ANSYS ACP进行复合材料结构铺层设计,进一步通过流固耦合方法在计算风压工况的条件下对天线罩强度进行分析,最后通过许用应力、变形情况以及复合材料多失效准则校核对天线罩结构设计安全性做出判断。该机载天线罩在要求的风载荷条件下满足使用要求。