低散射平面及共形天线阵列理论及实现方法研究

低轮廓平面及共形天线是高速飞行器上常用的一类天线，降低其散射截面已经成为降低目标总散射截面的关键。现有的不少研究重点放在天线中的辐射单元部分，即研究如何减小微带天线贴片的散射，而从整体上研究降低散射截面的不多。本项目前期研究表明，低轮廓天线的基板产生的散射很强，而这类天线的基板是随天线一起安装到目标上的，因此单独研究其中一部分的散射对低散射天线的设计帮助不大。本项目着眼于如何使低轮廓平面及共形天线阵列的总散射截面最小，准备从系统角度研究天线整体低散射的可能性及低到什么程度；同时从整体结构调整和局部结构调整两方面，研究实现包括微带天线阵列、缝隙天线阵列、平面螺旋天线、平面对数周期天线在内的低轮廓天线低散射的方法，以及这些天线共形后理论上和方法上的改进。本项目的研究将使我们从总体上认识低轮廓天线的散射机理，从系统的角度给出低散射天线设计的思路和方法，对降低载有这类天线的目标的散射具有重要意义。

本项目在最小散射天线理论和剩余散射方法研究的基础上，从另一个角度来研究具有低散射特性的低轮廓和共形天线阵列的理论和实现方法。本项目从低轮廓及平面天线阵列的理论研究、低散射天线及天线阵实现方法研究、实验研究等3方面取得了以下成果：1)在理论研究方面，用散射分离法完成了微带天线散射场构成的研究，以直线型偶极天线、空间螺旋型偶极天线、平面螺旋型偶极天线分析天线结构与辐射场及散射场之间的关系，对研究复杂的低RCS天线和优化天线的尺寸具有重要的参考意义。2)在实现方法研究方面，采用一系列措施实现了低散射平面天线的设计，如在微带天线的地板上加载缝隙并在缝隙处加载四分之一波长短路谐振腔，减小天线带内RCS的同时保证了天线的辐射性能；利用频率选择表面的带通或带阻特性，将频率选择表面加载到辐射贴片上，辐射贴片周围或用其替换金属地板的方法设计低散射微带天线，并在此基础上设计制作低散射微带天线阵；调节馈电点位置(偏馈)使微带天线工作频带与其最低固有散射频带重合的方法，降低天线工作频带内RCS；采用无源对消技术，在天线阵中增加非辐射单元，使非辐射单元产生的散射场与辐射单元产生的散射场相抵消，从而达到缩减天线工作频带内的RCS；研究了微带天线阵共形前后辐射及散射性能的变化，研究了弯曲方式、曲率半径等因素对圆柱共形微带天线阵的辐射及散射性能的影响，并设计了低散射共形微带天线阵。3)在实验研究方面，制作了多种所设计的低散射天线及天线阵并对它们的辐射、散射性能进行测量，分析。研究成果在包括IEEE AWPL、International Journal of AP、ISAPE在内的本领域重要期刊和国际会议上发表论文共7篇，获授权国家实用新型专利1项，申请发明专利2项；培养博士生1名，硕士生6名。项目负责人及项目组成员参加国际会议交流共4人次。