机载天线散射峰值的规避方法研究

Based on the requirement of the antenna scattering in stealth technology, the control of the antenna scattering has become a decisive factor determining the stealth of the aircraft. The time domain and frequency domain analysis methods will be used to reveal out the antenna scattering mechanism. The control technique for antenna scattering will also be given, which will serve as a good candidate for the aircraft stealth. The specific research contents are shown as follows:.1. Design method of low RCS carrier. Based on the engineering optimizational method, a low RCS carrier will be given. The carrier will serve for the analysis of the airborne antenna scattering..2. Study of the scattering mechanism of antennas. The time domain and frequency domain analysis methods will be used to reveal out the antenna scattering mechanism, which will serve for the antenna scattering control. .3. Methods of controlling antenna scattering. Correction the shape, design of LHM-Antenna, and the generalized delay lines will be used to control the airborne antenna scattering. Effective methods will be given, which will be helpful to design of the antennas on the stealth aircraft.

针对目前隐身技术对天线散射性能提出的要求，机载天线散射峰值的规避问题已成为决定整机隐身性能的关键。本项目将以机载天线为研究对象，采用时域频域协同分析方法揭示天线散射峰值的产生机理，研究天线散射峰值的规避方法，为提高飞机的整体隐身性能奠定理论基础。本项目拟进行的研究内容如下：.1、低RCS载体的设计方法研究。通过工程优化方法设计低RCS载体，为精确计算天线在实际工作环境中的散射特性提供计算和分析模型。.2、天线散射峰值机理研究。从时域和频域相结合的角度研究机载天线散射峰值的产生机理和变化规律，为散射峰值规避方法的研究提供理论基础和分析依据。.3、兼顾天线工作性能的天线散射峰值规避方法研究。通过“修形”、“LHM结构-天线”一体化设计、附加“广义延时线”等技术手段，掌握具有针对性的机载天线散射峰值规避方法，为隐身机载平台的天线设计提供支持。

本项目重点针对机载天线散射峰值的产生机理及规避方法展开研究，首先研究了低散射载体的分析与设计方法，提出杏仁体和水滴状两种低RCS载体，两种载体在威胁空域内均具有极低的散射特性；其次，项目中基于时域频域综合分析方法，研究了机载天线散射峰值的产生机理；最后，基于八种不同技术，重点研究了机载天线散射峰值的规避方法，具体方法如下：（1）修行技术：通过分析辐射和散射时天线表面上分布电流的不同，对Vivaldi天线表面的金属贴片进行修形，达到降低天线散射峰值的目的；（2）加载互补开口谐振环（CSRR）结构：根据CSRR的较宽频带的滤波特性，在Vivaldi天线辐射电流较弱的区域蚀刻CSRR结构，可实现类似于具有滤波特性的传输线结构，实现电磁波斜入射下的散射峰值规避；（3）“LHM结构-天线”一体化设计：将LHM结构作为天线覆层，利用左手材料所具有的零折射率特性，将天线的散射峰值从威胁空域规避至安全空域；（4）加载光子带隙（PBG）结构：根据光子带隙结构的滤波和抑制表面波特性，通过加载PBG结构抑制Vivaldi天线的散射场；（5）加载基片集成波导（SIW）结构：在Vivaldi天线辐射电流分布较小的区域加载SIW结构，利用SIW的引向作用，将感应电流重新分配，从而使主要威胁区域的RCS得到缩减；（6）加载宽带人工磁导体（AMC）结构：AMC的反射相位为0°，理想金属板（PEC）的反射相位为180°，将PEC和AMC按照混合排布的方式加载到天线上，利用PEC和AMC之间的相位差特性，使得反射波相消；（7）“广义延时线”技术：对于阵列天线，改变各单元到信号源路径的长度，则各单元受到的馈电将有一组相位差。优化这组相位差，使阵列的天线模式项散射峰值偏离天线最大辐射方向；（8）加载极化转换超材料（PCM）结构：PCM可改变反射波的极化特性，将PCM阵列与其镜像阵列排布成棋盘型后，PCM阵列与其镜像阵列的反射波相差为180°，利用相位相消的原理可以将电磁波散射峰值规避到其他方向。