基于超材料的双频微带天线RCS减缩研究

针对双频微带天线的带内雷达散射截面减缩问题,提出了一种加载型微带天线。通过在贴片周围加载吸波超材料,天线的带内雷达散射截面得到有效减缩。该超材料吸波体仅由两层金属及其中间的有耗介质组成,底面金属不刻蚀,顶面由双环方形贴片组成。仿真结果表明:当天线周围加载吸波材料后,在保持天线辐射性能基本不变的情况下,双频带的雷达散射截面分别获得8.0d B和5.5d B的减缩。     

基于UC-EBG的吸波结构设计及其在微带天线中的应用

在共面紧凑型光子晶体结构(Uniplanar Compact Electromagnetic Bandgap,UC-EBG)基础上加载集总电阻,设计出一种新型吸波结构,并分析了其吸波原理。将其加载于微带天线,用于减缩天线带内雷达散射截面(Radar Cross Section,RCS)。仿真结果表明,在谐振频点,该吸波结构的吸波率达到99.8%。加载该结构后,天线的辐射性能基本保持不变,而对于垂直入射的TE波和TM波,其带内RCS分别减缩了26.22 dB和15.08 dB。实测结果与仿真结果较为吻合,证实了该结构可以减缩微带天线的带内RCS,从而提高其带内隐身性能。     

基于分形超材料吸波体的微带天线设计

基于十字分形结构,设计了一种小型化、超薄、高吸波率以及无表面损耗层的超材料吸波体。该吸波体是由两层金属及其中间的有耗介质组成,上层金属是由周期性蚀刻十字分形的贴片组成的电谐振器,下层金属不蚀刻,作为整个金属地板。通过优化结构参数,吸波体单元尺寸仅为0.13λ,厚度为0.0093λ,最大吸波率达99.6%。将此吸波体加载于普通微带天线上,制备了一种新型超材料天线。仿真和实验结果表明:相比普通微带天线,新天线在5.52~5.68 GHz工作频带内,法向RCS减缩都在3 dB以上,最大减缩量达13.5 dB,单站RCS在-18°~+18°角域减缩超过3 dB,且天线辐射性能保持不变,证实了该吸波体具有良好的吸波效果,可以应用于微带天线的带内隐身。     

基于超材料的低RCS微带天线设计

近年来，电磁超材料因具有灵活调控电磁波的能力而被广泛应用在天线雷达散射截面（Radar Cross section,RCS）减缩设计中。实现天线RCS值减缩设计的难点是在不影响天线自身辐射特性的条件下，有效拓展天线RCS值减缩带宽。为此，基于超材料的完美吸波电磁特性，通过多个方环形结构以及加载多个电阻实现宽频带设计，设计一个超宽频带单层超材料吸波单元，将其应用在天线低RCS值设计中，设计一款适用于无人机通信频段的低RCS微带天线。通过仿真测试对设计天线和参考天线进行对比，结果表明，设计的天线在保证自身辐射特性不变的情况下，能够在6.5～18 GHz频带内实现大于10 dB的减缩效果，为该领域的研究提供了一种新方法。     

双频HIS的设计及其在微带天线RCS减缩中的应用

设计了一种新型双频高阻抗表面(HIS)结构,并将其应用在双频微带天线的带内雷达散射截面(RCS)减缩中.通过在蘑菇状EBG结构的表面贴片开槽实现两个同相反射相位带隙,将该HIS结构加载在双频微带天线周围.仿真和实测结果表明,当天线周围加载HIS结构后,天线辐射性能基本不变,同时带内RCS分别获得5.5dB和6.5dB的减缩.     

分形吸波体设计及其在微带天线中的应用

基于Hilbert分形结构,设计了一种小型化、超薄、高吸波率以及无表面损耗层的超材料吸波体,该吸波体单元尺寸仅为0.071λ,厚度约0.02λ,吸波率达99.3％.将该吸波体与普通微带天线共形设计,制备了一种新型超材料天线.与初始天线相比,新天线的单站和双站带内雷达散射截面都有明显减缩,最大减缩达到7.2 dB,且天线辐射性能保持不变,证实了该吸波体具有良好的吸波效果.仿真和实测结果吻合得很好,表明该吸波体可以应用于微带天线的带内隐身.     

基于组合梯度超表面的低RCS微带天线设计

针对微带天线的带内和带外雷达散射截面（radar cross section,RCS）减缩问题,提出了一种加载组合梯度超表面的低RCS天线设计方法,以解决传统RCS减缩技术存在的带宽受限和设计复杂问题.该方法将8个梯度方向间隔45°的梯度超单元依次排列在辐射贴片的周围,由于梯度超单元的奇异反射特性,散射场将会被重新分布至各个方向,表现出漫反射效果,从而实现单站和双站的RCS减缩.仿真和测试结果表明:加载组合梯度超表面前后微带天线的RCS在7.2~18.4 GHz减缩了5 dB以上,且微带天线原有的辐射特性基本保持不变.该设计方法具有设计简单、超宽带工作的特点.     

一种采用吸波透波超表面的天线RCS宽带减缩新方法

设计了一款具有吸波/透波双重特性的超表面,并将其用于微带天线的覆层,实现天线雷达散射截面(radar cross section, RCS)的宽带减缩. 将传统的结构性吸波材料金属单元用氮化钽材料置换,提升了吸波带宽. 同时,将吸波材料与频率选择表面相结合,实现了覆层对于不同来波方向的电磁波分别呈现吸波/透波两种截然不同的电磁特性. 将覆层置于天线上方,当天线工作时,天线辐射的电磁波可以完美穿过覆层,因此对于天线的辐射特性不会造成影响. 当雷达波照射至天线时,覆层所呈现的宽带吸波特性可最大程度降低天线的RCS. 仿真结果表明:使用本文所设计的吸波/透波超表面作为天线覆层时,天线的辐射特性几乎未发生变化;而天线的单站RCS最大减缩量可达20 dB以上,减缩带宽可达5～19 GHz;同时,天线的单、双站RCS在较宽的角度范围内也得到明显的缩减.     

一种超薄吸波材料及其在缝隙天线中的应用

该文设计了一种超薄雷达吸波超材料,从等效电路和表面电流、电场分布分析了其吸波机理,并将其应用于波导缝隙天线的带内雷达散射截面(Radar Cross Section, RCS)减缩。该吸波材料仅由两层金属及中间的有耗介质板组成,厚度约为/175,最大吸波率达99.9%,且具有入射角和极化稳定吸波特性。将该吸波材料加载到波导缝隙天线上,实验结果表明:加载后的天线,回波损耗和增益几乎不变,在21~21角域,天线带内RCS减缩均在3 dB以上,法线方向RCS减缩最大超过17 dB。     

Koch分形与H形开槽相结合减缩微带贴片天线RCS

文中首次将Koch分形与H形开槽相结合应用于微带贴片天线RCS减缩中.设计了一副分形开槽微带天线.与工作在同一频率的矩形微带天线进行了比较,天线增益损失只有0.8 dBi,而天线的谐振峰值却得到了有效控制,天线RCS在带内减缩1.8 dBsm,在带外实现2 dBsm-14 dBsm的RCS减缩.设计天线具有较好的辐射特性和散射特性.     

基于超材料完全吸收器的低RCS微带天线

为降低微带天线雷达散射截面(RCS),提出了一种基于超材料完全吸收器的微带天线。通过电磁场仿真软件设计了一种和微带天线工作频带匹配的圆环宽频带超材料吸收器,并将其加载在传统微带天线上制作成基于超材料完全吸收器的微带天线。实验结果表明,保持天线辐射性能不变的情况下,超材料吸收器可以有效减小天线RCS,其中,正面0°方向的RCS值最大缩减达到了-15.8 dB。     

阻抗加载对微带天线辐射和散射的影响

计算了阻抗加载对微带天线RCS的影响，以及加载不同阻抗时天线的辐射性能。结果表明，阻抗加载主要降低天线带内RCS。适当的阻抗加载能有效降低天线RCS，同时还能保证天线的辐射性能。     

基于LTCC工艺双频GPS陶瓷微带天线研究

在空腔模型理论基础上,利用微扰法对切角矩形微带天线进行严密的数学推论.并设计了GPS双馈点双频圆极化陶瓷微带天线.根据设计公式计算出结构参数,在Ansoft-HFSS软件中建立天线模型,通过参数优化得到天线参数,并利用LTCC工艺进行样品制作.结果表明:样品天线工作在1575 MHz和1 227 MHz时,10 dB带宽均大于10 MHz,回波损耗均小于-15 dB,轴比均小于4 dB,仿真结果与测试结果相似.总结了天线小批量生产的经验,提出了进一步小型化的研究方向.     

An analysis of RCS for dual-band slotted patch antenna with a thin dielectric using shorted stubs metamaterial absorber

A dual-band slotted patch antenna with thin dielectric has been proposed for Ku–band applications. A rectangular patch with pair of bent slots at each side of center has been designed and resonant at 11.95 GHz and 14.25 GHz with respect to ITU standard. A dual resonance ultrathin metamaterial absorber (MMA) based on circular rings and shorted stubs operating at same frequency bands have been designed. Its behavior at an oblique angle of incidence and polarization sensitivity has been also observed. In this research work, it has been obtained that when dual–band slotted patch antenna is surrounded by proposed MMA structure, it significantly enhances in-band stealth capability of the antenna. The monostatic and bistatic RCS of the proposed design has been reduced significantly whilst maintaining and preserving the antenna radiation performance. This design finds its application in satellite and wireless communication.     

基于宽带棋盘型人工磁导体的微带天线RCS缩减技术

利用棋盘型人工磁导体（AMC）结构研究微带天线RCS的缩减技术。给出AMC耶路撒冷十字结构的等效电路模型,据此设计两个不同的AMC耶路撒冷十字,使其产生180°的反射相位差,并组成棋盘型结构。当平面波垂直入射到加载棋盘型AMC结构的微带天线表面时,实现了反射波的相消干涉。在天线带内和带外12~24 GHz都明显降低了微带天线的RCS,最大可以达到36 dB的缩减,并且天线的辐射特性基本保持不变。     

一种新型的小型化微带天线的分析与设计

分析并设计了一种能显著减小微带天线尺寸的形式--地板卷边上折的微带天线,并采用仿真软件HFSS分析了地板上折对微带天线的输入阻抗及谐振频率的影响,最后设计出了一副采用该形式的中心工作频率为2.45 GHz的小尺寸微带天线.通过对设计方案进行实物制作和测试,天线的测试结果与其仿真结果相吻合.     

K波段高增益超材料微带天线的拓扑优化设计

超材料微带天线的设计通常依赖经验,其中超材料基元的设计多以尺寸优化和形状优化为主。研究了常规超材料对微带天线增益性能的影响,发现其对增益性能的提升效果有限。提出了一种基于遗传算法的高增益超材料微带天线拓扑优化设计方法,对超材料基元采用整体设计的方法,以天线增益最大化为设计目标,以覆铜贴片方格子的有无为设计变量,建立了K波段(24 GHz)超材料微带天线的拓扑优化模型。进而基于遗传算法的求解策略,获得了一种新颖的超材料微带天线构型。仿真结果表明优化后的超材料微带天线侧向辐射得以抑制,其最大增益提升到10.5 dB,与普通微带天线相比性能提升了35%。同时通过改变覆铜贴片格子的布置规模对优化设计结果的收敛性进行分析,分析结果显示创新构型超材料微带天线设计结果是收敛的,且10*10方格子规模下的创新构型制备性价比最高。最后研究了超材料基元单独设计与整体设计的天线工作频率匹配对比,对比结果证实了超材料基元采用整体设计对于超材料微带天线拓扑优化是非常必要的。     

基于完美吸波超材料的缝隙天线设计

为了改善波导缝隙天线的辐射和散射性能,设计了一种方形环结构的完美吸波超材料(Square LoopPerfect Absorbing Metamaterial,SLPAM),其厚度为0.0057λ,最大吸波率达99.9%,并将此材料作为波导缝隙天线的基板,制备了完美吸波基板波导缝隙天线。仿真和实验结果表明:相比普通波导缝隙天线,优化设计的完美吸波基板波导缝隙天线的定向性得到了明显改善,同时其带内雷达散射截面(RCS)得到了有效减缩,最大减缩值达15.7dB。