金属雷电分流条对雷达罩电性能的影响分析

论文建立了天线罩分流条电磁传输研究模型,通过仿真和实验,对比分析了雷电分流条的电磁波传播特性,特别研究了中空十字型和十字型金属分流条的电磁波传输机理,以及金属分流条的材料、长度、宽度、厚度和电磁波不同入射方向对雷达罩电磁波传输性能的影响。研究结果表明:十字型金属雷电分流条对天线罩的电磁传输影响严重,而设计合理的中空十字金属分流条可以有效传输电磁波;另外,金属分流条的厚度和常用金属材料对电磁波传输影响不大,主要影响其导电能力和重量;在保证天线罩雷击安全的前提下,调整金属条长度可以使天线罩电性能达到最佳;金属条的宽度对电磁波传输性能影响明显,宽度越大,天线远场方向图主瓣增益越大;随着入射角的增大,方向图主瓣增益在减小,入射角超过30°时,雷电分流条对天线罩的电磁传输为负影响。     

多层介质金属条带电抗加载平板结构透波特性分析

应用有限元法(FEM)结合Floquet定理分析金属条带电抗加载的多层介质平板结构的电磁特性,并应用该算法模拟电抗加载雷达罩平板结构的透波性能.针对加载周期性、任意截面形状金属条带的多层介质平板结构建立了FEM算法模型并用C 语言编程实现;应用该算法首先分析了加载矩形截面金属条带、以金属为衬底的介质平板的散射特性,数值结果与文献报道结果一致,验证了理论模型与计算程序的正确性;在此基础上,计算了加载细金属丝的雷达罩平板结构的功率传输系数,考察了将金属丝加载于雷达罩壁的不同位置、金属丝的不同间距对电抗加载平板透波性能的影响.数值结果表明,该方法可以有效地分析电抗加载雷达罩平板结构的透波特性.     

棒形天线耦合雷电电磁波及抑制方法

针对棒形天线耦合雷电电磁波信号的问题,利用实验和理论相结合的方法,建立了棒形天线接收雷电电磁波信号的等效电路,分析了雷电电磁波信号的频谱及能量分布规律,提出了利用暂态抑制二极管器件(Transient Voltage Suppressor,TVS)抑制棒形天线耦合雷电电磁波能量的重复方法.实验表明:在馈电端并联TVS管后,从棒形天线S11曲线得出的天线中心频率及带宽略变小;馈电端并联TVS管可有效地抑制棒形天线耦合雷电电磁波电压的幅值,在馈电端并联两种不同型号的TVS管,棒形天线耦合雷电电磁波电压的幅值可分别被抑制到6.8V至7V以内.实验结果和理论分析结论基本吻合.研究结果对棒形天线耦合雷电电磁波能量的抑制方法具有一定的指导意义.     

双屏频率选择表面的分析与设计

给出了双频频率选择表面(DS-FSS)的设计和分析方法,讨论了单元形式、栅格布阵方式与单元间距、介质材料、以及屏数对其性能的影响。设计了一个对电磁波的入射角和极化形式都不敏感,而且有较大带宽和较小带间间隔的10/15GHz双屏频率选择表面。测试结果表明其传输和反射性能良好。该FSS能用作副反射器和雷达罩,为实现频率复用和降低雷达散射截面(RCS)提供了很好的解决方法。     

宽频宽角金属栅网雷达罩

研究了多层金属栅网与雷达罩介质壁混合结构的阻抗匹配特性.通过将金属栅网的等效感性电纳与雷达罩介质壁的容性电纳进行匹配,扩展了雷达罩的工作带宽和电波入射角范围,降低了雷达罩对宽频带雷达天线的电性能影响.文中给出了某些典型混合结构的仿真计算结果.结果表明,在X波段,雷达罩电波入射角0°～60°,传输效率大于90%的带宽可达4 GHz以上.该匹配技术已成功应用在某雷达天线罩上.     

试验天线对雷达罩传输效率的影响及分析

在雷达罩电性能测试过程中,需要用到试验天线,试验天线的类型、极化方式和口径尺寸对雷达罩电性能测试结果有一定影响。文中对试验天线口径尺寸对雷达罩传输效率的影响程度进行了仿真计算,通过对比测试验证了仿真计算的正确性。计算和测试结果表明:当试验天线与装机天线口径尺寸差别不大时,试验天线口径尺寸对传输效率的影响较小。在工程实践中,当无法得到装机天线时,可以用类型相同、极化方式相同、口径相近的天线作为试验天线,以完成传输效率的测试。     

基于片段式导流条的机载天线防雷研究

机载天线的雷电防护不可忽略,同时天线罩的透波问题也至关重要。文章设计基于片段式导流条的机载天线雷电防护方案,验证防雷方案的有效性,仿真计算片段式导流条对机载天线罩的透波影响。结果表明:基于片段式导流条的雷电防护方案有效可行,不但可以较好的对雷电进行防护,而且对天线罩的透波影响几乎可以忽略。     

折合偶极子天线与金属的距离对天线性能的影响

通过Ansoft HFSS 9.0和Matlab软件分析有限尺寸金属片对折合偶极子天线性能的影响。采用矩形且与天线长度比约1.25的有限尺寸金属片,水平对称放置于天线一侧。天线采用结构简单、输入阻抗易于调试的折合偶极子天线。仿真结果表明,通过调整折合偶极子天线与金属片之间的距离可以调节天线的辐射方向,实现较高的增益和阻抗周期变化。此结果已在实际应用中得到验证并可为RFID便携式天线等设计提供参考。     

一种二维金属电磁带隙结构的电磁传输特性

采用时域有限差分法与Floquet定理相结合，对由正方形金属柱构成的二维电磁带隙结构的传输特性进行了分析和计算，得到了不同频率的平面电磁波在不同角度入射时，该结构的传输参数及电磁特性。通过改变金属方柱的边长和间距，得到了电磁带隙结构的阻带中心频率的变化规律，进而得到了拟合公式，该公式计算结果与仿真结果间最大误差不超过2％，具有较好的可靠性和较高精度，可用于EBG结构的应用研究。     

雷达罩对机载脉冲多普勒雷达的性能影响分析

雷达罩会降低机载脉冲多普勒(PD)雷达的性能。评估雷达罩对其性能影响是机载PD雷达设计过程中必不可少的环节。首先分析雷达罩对雷达天线方向图的影响,包括增益下降、波束变宽、波束偏转、副瓣抬高、产生镜像瓣和零深电平抬高等,然后分析天线性能下降对机载PD雷达的性能影响。通过仿真进一步分析了天线副瓣、镜像瓣对雷达中、低重频模式的性能影响。最后给出结论,天线罩会降低机载PD雷达的测距、测角性能。     

机载天线罩雷电防护设计方法及应用

文中对机载天线罩雷电防护的必要性和雷电防护方法进行了研究,根据天线罩遭受雷击后的危害程度,确定其雷电关键性类别。根据此类别、雷电防护成本和防护系统对天线罩性能的影响程度,确定是否采取雷电防护措施。采用不同的雷电防护设计方法解决位于不同雷电附着区的天线罩雷电防护问题。利用经验公式和路径比较两种方法设计分流条布局,并通过实例证明了方法的可行性。     

天线频选罩的隐身特性研究

针对在军工装备上日益重要的雷达天线频率选择表面(frequency selective surface, FSS), 分析了FSS雷达散射截面积(radar cross-section, RCS)的特征, 以及和金属表面RCS的区别, 并澄清了产生这种差异的内部机理, 为改善FSS天线罩以及类似腔体的RCS提供了理论指导和解决问题的思路和方法.首先从理论上分析了覆盖频选表面的雷达腔RCS的产生机理, 然后用全波严格仿真算法计算了不同雷达腔RCS的数据, 并结合内部场图认证了前面的理论分析结论.理论和仿真分析表明, 频选带外的高反射特性并非像金属表面那样完全反射电磁信号, 必须考虑频选天线罩的透射和罩内的腔体效应导致的电磁波能量聚集和二次辐射, 这些因素对覆盖频选雷达腔体的RCS产生很大的影响.最后, 提出了一种利用吸波材料减少腔体谐振效应和能量汇聚从而改善频选罩RCS的方法, 取得了良好的效果, 在大部分频段, 该方法使RCS改善达10 dB以上.     

频选膜拼接工艺误差对复材天线罩电性能的影响

加载频率选择表面(FSS)薄膜的复合材料天线罩在实际制作过程中,需将若干FSS薄膜结构进行拼接以构成一个整体,FSS膜的拼接工艺误差则对天线罩的电性能产生实质性的影响。文中设计了一款X波段的A夹层平板复合材料天线罩,并建立了由拼接工艺误差带来的FSS膜搭接和FSS膜缝隙的电磁仿真模型,研究了不同拼接工艺对复合材料天线罩的透波率、电磁波传输特性的影响以及对天线辐射特性的影响。研究结果表明：天线罩中的FSS薄膜结构的拼接错位对电磁波传输影响明显,会明显降低天线主瓣增益和天线罩透波率;当入射电磁波的极化方向与FSS薄膜结构的搭接缝方向相同时,FSS膜结构对天线罩透波率影响较大,当极化方向与FSS薄膜结构的搭接缝方向垂直时,则其对天线罩透波率影响较小;两块FSS膜结构边缘搭接的相对位置和搭接距离对天线方向图有明显影响;两块FSS薄膜结构边缘无搭接且存在缝隙则对天线罩透波率影响较小。该研究对复合材料天线罩的制造工艺具有工程指导意义。     

一种基于电磁超材料的大规模天线阵列天线罩解耦技术

文中设计了一种去耦天线罩,为解决紧凑排列的大规模天线阵列中相邻端口隔离度较低的问题提供了参考.天线罩主体是一层具有低介电常数和低损耗性的介质板,其上印刷了周期性排列的金属贴片结构.通过调整金属贴片的形状以及天线罩到天线阵列的距离,使天线罩产生的反射波与阵中的耦合波幅度相同、相位相反,二者相互抵消,达到增加阵中端口间隔离...     

频率选择表面对阵列天线的影响分析

设计了一款频率选择表面和微带贴片天线阵,分析了阵列天线的雷达横截面积(RCS)随入射电场波角度以及频率的变化,并对比加了频率选择表面前后天线RCS的变化,讨论了频率选择表面对阵列天线RCS的影响。从计算结果可以看出,频率选择表面作为天线罩以降低电子设备RCS值是可行的。     

天线罩对抛物面单脉冲天线极化特性的影响机理和仿真分析

单脉冲定向技术是目前最准确的电子定向技术之一, 被广泛应用于微波毫米波跟踪、监视、通信、测量、天文观测等系统.为了保护雷达天线免受环境的影响, 许多单脉冲天线都采用天线罩, 这会对单脉冲天线方向图的极化结构产生影响, 另外, 有意的电子欺骗干扰如交叉极化干扰会对定向性能产生较大影响.文章以雷达导引头普遍采用的X波段抛物反射面幅度比较单脉冲天线为对象, 分析了抛物面结构、初级馈源特性、天线罩引起交叉极化分量的机理, 建立了典型物理参数下的计算模型, 在Ludwig第三定义下对加入天线罩前后单脉冲天线交叉极化特性进行仿真, 综合考虑了天线几何形状、偏置结构、天线扫描等因素对极化特性的影响.结果表明:多种因素会引起单脉冲天线显著的去极化效应, 复杂的方向图极化结构使得单脉冲雷达导引头的定向精度敏感于电波极化方式, 这为进一步开展交叉极化对抗单脉冲跟踪技术研究提供了重要理论基础.     

曲面频选天线罩电性能设计研究

针对现如今频率选择表面(FSS)普遍基于平板进行理论研究的现状,提出了一种基于HFSS-Matlab创建曲面频率选择表面的方法。设计了平板频选单元及A夹层平板天线罩,并进行了仿真分析;采用该方法将准周期排列的曲面频选单元附于A 夹层正切卵形介质天线罩表面。为了验证曲面频选的性能,选用宽波束的平面螺旋天线作为激励,对曲面频选天线罩天线系统进行了联合仿真,并分析了加载曲面频选结构对天线罩电性能的影响。结果表明,所设计的曲面频选结构与平板FSS结构电磁性能基本保持一致,实现了曲面FSS 频率选择的功能,在传输段内不仅能够满足天线罩电性能设计指标要求,而且能有效降低天线带内强镜面反射(RCS),对曲面频选天线罩的实际工程应用具有指导意义。     

单层圆柱磁性天线罩的电磁特性分析

利用复射线近轴近似法分析二维圆柱形磁性天线罩的电磁传输特性.分析了天线罩对罩内的雷达天线性能的影响.讨论了天线罩引起的传输系数和角跟踪性能的变化.数值结果表明,相对介电常数和相对磁导率相等的磁性天线罩具有最佳的电磁传输特性.