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曲面共形天线强度分析

机电工程技术 2021年第9期50卷 215-217页

作者：叶正浩中国船舶重工集团公司第七二三研究所江苏扬州225101

针对平面天线在曲面共形天线中的应用,建立曲面共形天线的有限元分析模型,提出了一种共形载荷的模拟方法。结合方法与模型,分析了曲面共形天线内部应力的分布特点,并根据应力分布特定选择了代表路径对应力变化进行分析,应力在中心处取... 详细信息

针对平面天线在曲面共形天线中的应用,建立曲面共形天线的有限元分析模型,提出了一种共形载荷的模拟方法。结合方法与模型,分析了曲面共形天线内部应力的分布特点,并根据应力分布特定选择了代表路径对应力变化进行分析,应力在中心处取得最大值,在宽度方向上变化较小,在长度方向边缘变化较大。分析了在弯曲半径变化时,曲面共形天线内部应力变化,并针对特定厚度2 mm,计算出在不超过强度极限的情况下的最小弯曲半径为210 mm。分析了在厚度变化时,曲面共形天线内部应力变化,在弯曲半径500 mm,厚度最大值为4 mm。分析了在弯曲半径变化时,共形天线所能选取的极限厚度,发现天线的厚度与弯曲半径近似成线性关系。为平面天线在曲面共形天线中的应用提供了数据参考。

关键词：天线曲面共形位移有限元强度分析

新型编码超表面单元在多种共形表面下的雷达散射截面缩减研究

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新型编码超表面单元在多种共形表面下的雷达散射截面缩减研究

作者：张群林西华师范大学

学位级别：硕士

自超表面概念提出以来,由于它能够对电磁波进行灵活高效的控制,同时具有质量轻,厚度薄等特点,所以被广泛应用于科学、工程和军事等领域。其中在军事领域中,将超表面技术用于降低雷达散射截面(Radar Cross Section,RCS),能够有效提高目... 详细信息

自超表面概念提出以来,由于它能够对电磁波进行灵活高效的控制,同时具有质量轻,厚度薄等特点,所以被广泛应用于科学、工程和军事等领域。其中在军事领域中,将超表面技术用于降低雷达散射截面(Radar Cross Section,RCS),能够有效提高目标的隐身能力,进而达到提高战场生存能力和突防能力。基于编码超表面的平面目标RCS缩减研究已经取得了十分丰硕的研究成果,然而在实际应用中,大多数目标表面都存在曲面,如何缩减曲面的RCS逐渐成为了研究热点,但基于编码超表面缩减曲面RCS的相关研究却不多见。在此背景下,本文围绕编码超表面在多种共形表面下的RCS缩减进行研究,为后续的共形曲面研究提供了新思路。本文的主要研究内容及创新之处如下:1.基于极化转化原理,采用非柔性聚四氟乙烯材料,设计了编码超表面单元,该单元在19.5 GHz-29.5 GHz范围内可视为“0”,“1”编码单元。通过遗传算法确定编码矩阵,将编码超表面与金属圆柱共形,并设计了多组不同半径的圆柱共形仿真,结果表明:半径越大的圆柱共形超表面,其RCS缩减效果越好,最终选择了半径为100 mm的圆柱以热风枪对超表面共形,实测结果表明:在19GHz-21.2 GHz频率范围内具有10 d B以上的RCS缩减量,最大缩减量为16 d B,仿真与实测吻合良好。2.基于新设计的超表面单元,分别对类球形曲面和马鞍形曲面进行共形仿真研究,结果表明:1-bit编码超表面在与类球形曲面共形时,在曲率为k=2/1601时,频率为18.2 GHz-20.5 GHz、25 GHz-29 GHz有10 d B以上的RCS缩减效果,最高有19 d B的RCS缩减效果;在与马鞍形曲面共形时,在曲率为k=2/1601时,频率为18.2 GHz-20.2 GHz,24.5 GHz-29 GHz有10 d B以上的RCS缩减效果,最高有17 d B的缩减效果。其次分别针对类球形曲面和马鞍形曲面设置了多组不同弯曲程度,分析了两种曲面上的RCS缩减效果与曲面曲率的关系,结果表明:曲面本身具有一定的RCS缩减效果,能够将电磁波发散到空间中的各个方向,曲率越小,弯曲程度越平缓的曲面其RCS越大,编码超表面共形后的RCS缩减效果越好,为今后的曲面共形RCS研究提供了经验。

关键词：极化转换编码超表面单元曲面共形雷达散射截面缩减(RCS)

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共形频率选择表面的研究与优化

共形频率选择表面的研究与优化

作者：刘兵电子科技大学

学位级别：硕士

雷达舱是现代战机的三大散射源之一,基于频率选择表面(FSS)技术的混合天线罩可以在基本不影响罩内天线辐射特性的情况下显著减缩雷达舱的雷达散射截面(RCS),现在被广泛研究。本文基于等效电路分析法,主要针对有限大平面FSS和曲面FSS进... 详细信息

雷达舱是现代战机的三大散射源之一,基于频率选择表面(FSS)技术的混合天线罩可以在基本不影响罩内天线辐射特性的情况下显著减缩雷达舱的雷达散射截面(RCS),现在被广泛研究。本文基于等效电路分析法,主要针对有限大平面FSS和曲面FSS进行了研究,考察了有限截断和曲面共形对FSS电磁传输特性的影响,同时基于FSS与介质罩分离的思想,设计了一种易于工程实现的FSS天线罩,并对其电磁特性进行了研究。首先对用于分析周期性结构的Floquet定理进行了介绍,并着重介绍了等效电路分析法,依据该方法设计了一种小型化的高频差双通带FSS单元。本文设计的FSS单元在0.65GHz和3GHz产生两个谐振通带,在0.1GHzGHz工作频带内没有出现寄生通带,单元的尺寸减小为低频谐振频率对应波长的1?20。其次基于Babinet原理,提出了一种用于分析有限大平面FSS电磁特性的变换模型,利用该模型计算了不同阵元规模的十字缝隙FSS的电磁传输特性,考察了有限截断对于FSS电磁特性的影响。研究发现有限截断会使得FSS上处于不同位置的单元谐振状态各不相同,从而导致FSS的谐振频率偏移,带宽变宽。然后研究了圆柱面FSS的传输特性,考察了圆柱面共形对FSS电磁特性的影响,同时对比研究了罩外平面波入射和罩内近场源照射时的传输特性,计算了圆柱面FSS在近场源照射下的进场分布。计算结果表明:圆柱面共形会使得FSS的谐振频率发生偏移,带宽也会明显展宽;罩外平面波入射与罩内近场源照射所计算的传输特性曲线也会有所不同。同时,将圆柱面FSS与微带天线一体化建模并计算,计算结果说明圆柱面FSS能较好的维持罩内天线的辐射特性并能显著降低电磁波斜入射时的单站RCS。最后针对传统FSS天线罩设计和加工困难等问题,基于FSS与介质罩分离的思想设计了一种新型FSS天线罩,所设计的FSS天线罩设计和工程加工都十分方便,同时相较于传统的圆锥面FSS天线罩具有较高的带内透波效果和更为稳定带外抑制特性,带内透波率平均提高0.8dB。相较于传统介质天线罩,本文设计的FSS天线罩能够将迎头方向入射的来波散射的没有威胁的方向,从而可以显著减缩迎头方向的单站RCS,在-20°°的范围内单站RCS平均减缩12dB,迎头方向RCS减缩28dB。同时分离设计也可将FSS从天线罩的设计中解放出来,从而可以与罩内天线一体化建模设计,简化的天线罩的设计难度。

关键词：频率选择表面天线罩曲面共形雷达截面

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共形频率选择表面及吸波器设计

共形频率选择表面及吸波器设计

作者：史向柱南京航空航天大学

学位级别：硕士

随着信息设备在军事与民用领域得到广泛的应用,目前的电磁环境愈加复杂,在军事领域电磁隐身技术得到了进一步的重视。为了实现电磁隐身以及减少电磁干扰,频率选择表面及吸波器成为了人们的研究重点。在大多数场景下都需要对频率选择表... 详细信息

随着信息设备在军事与民用领域得到广泛的应用,目前的电磁环境愈加复杂,在军事领域电磁隐身技术得到了进一步的重视。为了实现电磁隐身以及减少电磁干扰,频率选择表面及吸波器成为了人们的研究重点。在大多数场景下都需要对频率选择表面及吸波器进行曲面共形,所以本文重点研究了频率选择表面及吸波器的曲面共形方法。本文内容主要分成三个部分。第一部分研究了平面柔性超材料吸波器,本文基于等效媒质理论设计了一款宽带柔性吸波器,在2.6-12GHz的频率范围内的吸收效率达到90%以上。该吸波器的采用柔性材料作为介质基板,可以通过柔性屏转移法实现曲面共形。高阻表面可以通过丝网印刷的方法进行加工,相比于焊接集总元件大大降低了加工成本。此外该吸波器还具有极化不敏感的优点可以在吸收频带内有效的降低目标的雷达散射截面。本文第二部分基于第一部分设计的宽带柔性吸波器研究了吸波器在可展曲面上的共形。对于可展曲面可以通过设计平面柔性吸波器再使用柔性屏转移法进行共形。该部分研究了柔性吸波器在单曲率曲面(圆柱)和变曲率曲面(圆锥)上的共形,分析了共形圆柱直径以及共形圆锥顶角大小等因素对共形吸波器性能的影响,设计了一款宽带圆锥共形吸波器,共形圆锥顶角为30,该吸波器极化不敏感在2.6GHz-11GHz实现侧向RCS缩减大于8dB本文第三部分研究了矩形晶格和三角形晶格频率选择表面与不可展曲面的建模与仿真。第一类在已知不可展曲面进行曲面共形,共形曲面为旋转抛物面,频率选择表面为耶路撒冷十字型带通频选,设计的雷达罩在保证了天线工作频带内增益的同时有效的缩减了整体的RCS;第二类在近似F-22战机机头表面进行曲面共形,频率选择表面为双层Y孔径型频选,设计的雷达在通带内有效的缩减了整体的RCS。

关键词：吸波器频率选择表面曲面共形

一种基于Gordon-Hall方法的DGTD高阶网格生成技术

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微波学报 2013年第1期29卷 60-64页

作者：寇龙泽彭达郭志亮杨虎国防科学技术大学电子科学与工程学院长沙410073

基于六面体的时域间断伽略金方法(Hex-DGTD)要求将计算域划分为一系列互不重叠的六面体子域,通过求解每个子域到标准立方体的映射函数得到各子域内的Jacobian矩阵。然而一般商业软件仅能够将计算域划分为线性或者较低阶数的六面体网格,... 详细信息

基于六面体的时域间断伽略金方法(Hex-DGTD)要求将计算域划分为一系列互不重叠的六面体子域,通过求解每个子域到标准立方体的映射函数得到各子域内的Jacobian矩阵。然而一般商业软件仅能够将计算域划分为线性或者较低阶数的六面体网格,这种与目标表面近似度较低的六面体将导致DGTD算法中边界条件设置存在误差。文中结合Gordon-Hall方法提出了任意高阶数的网格生成技术,能够更为精确地模拟出目标表面,大幅减小了求解六面体子域映射函数的误差。最后通过算例验证了这种高阶六面体网格生成技术能够在不明显增加计算资源的前提下,较大程度地提升DGTD算法的求解准确度。

关键词：时域间断伽略金方法六面体无限融合函数插值曲面共形

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3D打印在智能蒙皮天线中的应用发展

电子工艺技术 2020年第6期41卷 311-313,332页

作者：刘秀利苑博孙凤林中国电子科技集团公司第十研究所四川成都610036

以智能蒙皮天线的特点与需求入手,简述了3D打印在智能蒙皮上的优势及必要性,重点论述了基于3D打印的智能蒙皮天线架构及可行的3D打印技术途径以及重点研究方向。针对智能蒙皮天线的曲面共形电路结构功能一体化制造这一关键技术,论述了... 详细信息

以智能蒙皮天线的特点与需求入手,简述了3D打印在智能蒙皮上的优势及必要性,重点论述了基于3D打印的智能蒙皮天线架构及可行的3D打印技术途径以及重点研究方向。针对智能蒙皮天线的曲面共形电路结构功能一体化制造这一关键技术,论述了在电子电路3D打印材料体系研究、多材料一体融合曲面共形打印技术、立体高密度微细流道3D打印后处理、基于3D打印的结构功能一体化适应性设计等方面的技术差距,并提出了相应的研究思路。

关键词：智能蒙皮 3D打印天线曲面共形结构功能一体化