X波段Vivaldi阵列天线带内RCS缩减研究

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现代战争中,机载和舰载武器装备平台在雷达探测中的隐身能力越来越重要。随着相控阵雷达的广泛应用,相控阵雷达中的阵列天线已成为整个隐身平台雷达散射截面(Radar Cross Section,RCS)的主要成分,且相较于一般物体,天线有更为复杂的散射特性,其带内隐身设计非常困难,因此对阵列天线进行散射分析以及隐身设计具有重要意义。
  Vivaldi天线由于其易加工性、机械可靠性、工作频带宽且易于与其他固件集成的特点,广泛应用于现代相控阵雷达中。本文针对X波段雷达典型天线——Vivaldi阵列天线,开展了天线带内隐身研究。论文工作包含以下内容:
  (1)介绍了天线隐身研究的背景与意义,对天线带内隐身技术的国内外研究现状进行归纳总结,并给出了论文的内容安排。
  (2)首先介绍了Vivaldi天线相似性原理与天线散射理论,然后给出了天线RCS的开路短路法与辐射法两种计算方法,最后介绍了相控阵天线RCS理论,并给出了相控阵天线模式项RCS的估算公式。
  (3)设计并优化了一款X波段Vivaldi天线单元,组成3×3天线阵列,研究其辐射性能,并使用第二章公式仿真计算了天线的RCS。
  (4)介绍了特征模理论,对Vivaldi天线结构进行特征模分析,根据仿真得到的天线特征模式组成与表面电流分布,设计了一种表面电流抑制结构,实现了Vivaldi天线的带内RCS缩减,同时还使天线的辐射特性得到了优化。
  (5)研究了抛物面反射器对天线阵列辐射特性与散射特性的影响,通过相位计算,设计了一种人工磁导体结构拟合等效抛物面反射器,在不影响天线辐射性能的基础上有效缩减阵列天线的带内RCS。
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