不同單元FSS對(duì)雷達(dá)吸波材料特性影響的對(duì)比

張清 田俊霞 張慶東

摘要 本次研究設(shè)計(jì)了中心頻率一樣的圓環(huán)、Y孔、以及十字這三種平常比較多見的單元FSS（頻率選擇表面）結(jié)構(gòu)，分別把這三種單元的FSS放置在雷達(dá)吸波材料中構(gòu)成復(fù)合吸波架構(gòu)。使用譜域法對(duì)這三種不同的復(fù)合吸波架構(gòu)進(jìn)行仿真，以研究探討不同單元FSS對(duì)雷達(dá)吸波材料特性的影響。實(shí)驗(yàn)研究的結(jié)果表明，不同單元的FSS對(duì)于雷達(dá)吸波材料可以起到明顯的改善效果，通過調(diào)整與其相關(guān)的參數(shù)值可以得到相關(guān)的復(fù)合吸波結(jié)構(gòu)，從而促進(jìn)不同單元FSS在吸波材料中的應(yīng)用，為比較多見的單元頻率選擇表明在吸波材料中的應(yīng)用提供了比較有價(jià)值的參考依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】FSS 雷達(dá)吸波材料 特性影響

1 引言

使用雷達(dá)吸波材料對(duì)探測(cè)雷達(dá)波隱身是目前我國實(shí)現(xiàn)軍事目標(biāo)特別是飛行器突防、提高作戰(zhàn)效果的重要手段。因此，吸波頻帶寬度已經(jīng)成為吸波材料研究者關(guān)注的重點(diǎn)。對(duì)于探測(cè)雷達(dá)波的隱身，就目前我國的科技水平發(fā)展來看，可以采取的方法有很多種，例如外形隱身技術(shù)，隱身材料技術(shù)等。在飛機(jī)、巡航導(dǎo)彈等飛行器上應(yīng)用雷達(dá)吸波材料是目前階段實(shí)現(xiàn)隱身比較有效的措施之一。

2 譜域法

FSS結(jié)構(gòu)的分析方法有多種，本次研究主要采用譜域法對(duì)含有FSS的吸波結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。設(shè)M是入射電磁場(chǎng)在單元中引起的等效磁流密度，則場(chǎng)點(diǎn)r處的散射磁場(chǎng)可表示為如下：

3 數(shù)值結(jié)果

3.1 FSS復(fù)合pA波結(jié)構(gòu)

本文設(shè)計(jì)了如下三種單元FSS結(jié)構(gòu)。襯底厚度均為為3mm，介電常數(shù)為1 008，把三種單元FSS的中心頻率設(shè)計(jì)為13.5GHz，單元按正方形排列，周期為lOmm，圓環(huán)單元半徑F3.34mm，縫寬w=0.6mm;十字單元臂長L=4.lmm，臂寬w=0.62mm;Y單元臂長L=4.8mm，縫寬w=0.5mm，如圖1所示。

把所設(shè)計(jì)的三種單元FSS結(jié)構(gòu)復(fù)合到吸波材料中，結(jié)構(gòu)如圖2所示。

3.2 吸波材料及特性

表1給出了FSS復(fù)合吸波結(jié)構(gòu)與吸波材料的諧振頻率、反射率及-7dB帶寬對(duì)比結(jié)果。可以得出結(jié)論，與單純吸波材料比，不管是哪種FSS復(fù)合吸波結(jié)構(gòu)都拓展了吸波帶寬，都可以使諧振頻率產(chǎn)生漂移。如表1所示。

三種單元FSS的中心頻率設(shè)計(jì)為13.5GHz，復(fù)合到吸波材料中后，其諧振頻率向高頻方向轉(zhuǎn)移，且十字單元的FSS偏移最明顯，圓環(huán)單元FSS的諧振頻率偏移最不明顯。從對(duì)反射率造成的影響來看，圓環(huán)單元的FSS作用比較明顯，降低了2 3，其次是十字單元，降低了0.3，而Y孔單元卻增加了1.2dB。對(duì)于吸波帶寬所造成的影響，Y孔單元的FSS作用比較明顯，而圓環(huán)單元的作用影響最小。

4 結(jié)論

為了研究不同單元FSS對(duì)吸波材料吸波特性的影響，本次研究設(shè)計(jì)了中心頻率相同的三種單元FSS，利用譜域法對(duì)三種單元FSS復(fù)合吸波結(jié)構(gòu)的特性進(jìn)行了仿真研究，并將其與雷達(dá)吸波材料的特性進(jìn)行了對(duì)比，給出了單元尺寸和單元周期對(duì)吸波材料特性的影響。從研究所得的結(jié)果可以看出，不管是哪種單元FSS，都會(huì)對(duì)雷達(dá)吸波材料的特性造成較大的影響;在改善雷達(dá)吸波材料吸波帶寬上，Y孔單元FSS所取得的效果較好;在降低諧振頻率漂移及反射上，圓環(huán)單元FSS所取得的效果較好;綜上所述，不同單元的FSS對(duì)于雷達(dá)吸波材料可以起到明顯的改善效果。

參考文獻(xiàn)

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