人工磁导体在天线设计及电磁隐身中的应用研究

论文摘要

人工磁导体(Artificial Magnetic Conductor,AMC)结构作为一种新型人工电磁材料,因其在特定频率范围内对平面波呈同相位反射等电磁特性,被广泛应用于电磁辐射和散射问题的研究中。随着无线通信技术的快速发展,多功能、高性能成为现代微波毫米波天线的发展趋势;同时,天线作为雷达系统的重要组成部件,如何有效降低其自身的雷达散射截面(Radar Cross Section,RCS)已经成为了决定战争胜负的关键。因此,本文主要针对AMC改善天线性能和降低目标的RCS特性展开研究,主要包含以下内容:研究了方片型AMC地板和极化扭转功能人工磁导体(Polarization Rotation Artificial Magnetic Conductor,PRAMC)地板在微带贴片天线设计中的应用。利用PRAMC地板替换天线的金属地板,设计了一款宽带、高增益圆极化微带天线;将方片型AMC地板分别与普通线极化微带天线和圆极化微带天线相结合,设计了四款高性能天线,天线的阻抗带宽、轴比带宽和增益均得到有效提升。提出了一种新型宽带AMC单元结构,将该单元与方环型AMC单元结构以棋盘形式排列在微带贴片天线和波导缝隙天线四周,设计了两种低RCS天线。结果表明,所设计的两款天线均可保证宽频带内10dB的RCS缩减,同时增益得到有效提升,保证了良好的辐射性能。对其中一款微带贴片天线进行实物加工和测试,实测数据和仿真结果吻合良好,验证了设计的正确性。研究了混合AMC结构在低RCS超表面设计中的应用。依据相位补偿概念提出了四种不同的AMC单元,并将四种AMC单元分别按照普通棋盘布局和风车型布局排列,所设计的电磁隐身表面在超宽频带内具有良好的单站RCS缩减效果;引入编码超材料的概念,设计了一种伪随机表面,该表面可以将电磁波散射到多个方向,实现了超宽带单站和双站RCS的同时缩减。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 缩略词
• 第一章 绪论
•   1.1 研究背景及意义
•   1.2 国内外研究现状
•     1.2.1 AMC结构的基本特性研究
•     1.2.2 新型AMC结构研究
•     1.2.3 基于AMC结构的高性能天线研究
•     1.2.4 AMC结构在RCS缩减领域中的研究
•   1.3 论文的主要内容与章节安排
• 第二章 AMC结构的基本特性研究
•   2.1 AMC结构简介
•   2.2 AMC结构的反射相位特性分析
•   2.3 AMC反射相位频带的数值分析方法
•   2.4 本章小结
• 第三章 基于AMC人工地板的高性能天线设计
•   3.1 AMC地板在线极化微带天线中的应用
•     3.1.1 带有金属地板的普通微带天线设计
•     3.1.2 基于方片型AMC地板的宽带高增益微带天线设计
•   3.2 AMC地板在圆极化微带天线中的应用
•     3.2.1 基于PRAMC地板的圆极化微带天线设计
•     3.2.2 基于方片型AMC地板的圆极化天线设计
•   3.3 本章小结
• 第四章 基于AMC棋盘结构的低RCS天线设计
•   4.1 AMC-AMC棋盘结构RCS缩减原理
•   4.2 宽带窗花型AMC单元和环型AMC单元结构设计
•   4.3 基于AMC-AMC棋盘结构的低RCS天线设计
•     4.3.1 基于AMC-AMC合成棋盘结构的微带天线设计
•     4.3.2 基于AMC-AMC合成棋盘结构的缝隙天线设计
•   4.4 实测结果
•   4.5 本章小结
• 第五章 基于相位补偿概念的新型低RCS表面设计
•   5.1 相位补偿概念介绍
•   5.2 单元结构设计
•   5.3 基于相位补偿概念的AMC-AMC超表面设计
•   5.4 基于相位补偿概念的风车型AMC-AMC超表面设计
•   5.5 基于编码理论的伪随机超表面设计
•   5.6 本章小结
• 第六章 全文总结与展望
•   6.1 本文工作总结
•   6.2 未来工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 葛越

导师: 赵永久

关键词: 人工磁导体,人工地板,圆极化天线,雷达散射截面缩减,棋盘结构

来源: 南京航空航天大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 物理学,电信技术

单位: 南京航空航天大学

分类号: TN820;O441

DOI: 10.27239/d.cnki.gnhhu.2019.001798

总页数: 106

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