基于人工电磁结构的RCS缩减研究

论文摘要

随着电磁技术在战争中的使用以及雷达探测技术的不断发展,电磁隐身受到了很多国家的重视。能否在作战中实现隐身,在一定程度上决定了作战武器的生存概率,因此如何降低目标雷达散射截面(Radar Cross Section,RCS)具有重要的研究意义。人工电磁结构(Artificial Electromagnetic Structure,AES),也被称为电磁超材料(Metamaterial,MTM),是一种具有不同于自然界物质物理特性的人工结构,近年来在目标RCS缩减中得到了较为广泛的应用。基于电磁波吸收和电磁波无源相消两种思想,本文设计了两类新型的人工电磁结构,分别是基于谐振特性的多频吸波结构,以及可以实现反射相位差为180°的两种人工磁导体(Artificial Magnetic Conductor,AMC)构造的棋盘结构,这些结构在宽频范围内实现了目标RCS缩减。下面简要介绍本文的主要内容。第一章介绍了人工电磁结构的研究现状,主要包括其在吸波结构和基于非吸波原理的RCS缩减中的应用。并且对增大具有谐振特性吸波体吸收带宽的两种方法进行了总结,概括了本文研究工作的背景和意义。第二章主要是基本理论的介绍,包括人工电磁结构相关的基本理论、电磁吸波相关理论和RCS缩减的相关理论,并对人工电磁结构吸波率和RCS缩减的关系进行了总结。第三章介绍了本文设计的四种多频人工电磁吸波结构,分别是双重嵌套、三重嵌套、三层叠加、和双层叠加双重嵌套的基于人工电磁结构的吸收体。分析了它们的S参数、电谐振特性和能量吸收特性,并分析了参数变化对吸波结构性能的影响。第四章首先对四种基于人工电磁结构的吸波体的2×2阵列进行了分析,主要内容包括两个方面,分别是阵列的能量吸收特性和RCS缩减特性。第五章设计了两种新型AMC结构,首先对AMC单元的反射相位进行了调整和分析,确定AMC之后在其基础上构造了AMC棋盘结构,验证了棋盘结构的宽带RCS缩减特性,并对实现RCS缩减的原因进行了分析。第六章对全文工作进行了总结,并对目前工作中存在的不足进行了讨论,针对存在的问题对下一步研究进行了展望。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 研究工作的背景及意义
•   1.2 人工电磁结构的研究现状
•     1.2.1 人工电磁结构的发展历程
•     1.2.2 人工电磁结构在吸波体中的应用
•     1.2.3 人工电磁结构在RCS缩减中的应用
•   1.3 增大谐振吸波体吸波带宽的方法
•     1.3.1 人工电磁吸波结构的单层嵌套
•     1.3.2 人工电磁吸波结构的多层叠加
•   1.4 论文的主要内容
• 第二章 相关基本理论
•   2.1 人工电磁结构基本理论
•   2.2 电磁吸波相关理论
•     2.2.1 阻抗匹配理论
•     2.2.2 能量损耗理论
•     2.2.3 吸收特性分析
•   2.3 RCS缩减的性能参数
•     2.3.1 雷达散射截面基本理论
•     2.3.2 吸波率和RCS缩减的关系
•   2.4 本章小结
• 第三章 基于L型吸波单元的人工电磁吸波结构
•   3.1 L型人工电磁吸波结构单元
•     3.1.1 等效电磁参数分析
•     3.1.2 吸波结构单元特性分析
•   3.2 多重嵌套人工电磁吸波结构
•     3.2.1 双重嵌套人工电磁吸波结构
•       3.2.1.1 谐振特性分析
•       3.2.1.2 扫参结果分析
•       3.2.1.3 吸收特性分析
•     3.2.2 三重嵌套人工电磁吸波结构
•       3.2.2.1 谐振特性分析
•       3.2.2.2 扫参结果分析
•       3.2.2.3 吸收特性分析
•   3.3 多层叠加人工电磁吸波结构
•     3.3.1 三层叠加人工电磁吸波结构
•       3.3.1.1 谐振特性分析
•       3.3.1.2 扫参结果分析
•       3.3.1.3 吸收特性分析
•     3.3.2 双层叠加的双重嵌套人工电磁吸波结构
•       3.3.2.1 谐振特性分析
•       3.3.2.2 扫参结果分析
•       3.3.2.3 吸收特性分析
•   3.4 本章小结
• 第四章 基于L型吸波单元的吸波阵列结构
•   4.1 多重嵌套人工电磁吸波阵列
•     4.1.1 双重嵌套人工电磁吸波阵列
•     4.1.2 三重嵌套人工电磁吸波阵列
•       4.1.2.1 S参数的仿真和测试结果
•       4.1.2.2 RCS缩减特性
•   4.2 多层叠加人工电磁吸波阵列
•     4.2.1 三层叠加人工电磁吸波阵列
•     4.2.2 双层叠加的双重嵌套人工电磁吸波阵列
•   4.3 本章小结
• 第五章 基于AMC的棋盘结构
•   5.1 AMC单元特性分析
•   5.2 棋盘结构的仿真和测试结果
•   5.3 本章小结
• 第六章 全文总结及展望
•   6.1 本文工作总结
•   6.2 下一步工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻硕期间的研究成果

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 万悦

导师: 杨雪松

关键词: 人工电磁结构,缩减,多频带,宽频带

来源: 电子科技大学

年度: 2019

分类: 基础科学,社会科学Ⅰ辑

专业: 物理学,军事

单位: 电子科技大学

分类号: E83;O441

总页数: 76

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