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随着军事领域中电子科学技术的不断发展,实现并提升隐身技术已成为世界各国提高国防实力的一项重要内容。目前,随着隐身技术研究的不断深入,作战平台的隐身设计在一定程度上已经达到了较高的水平。天线作为通信系统中收发信号的重要装置,其本身是一个强散射源,因此,在飞行器及诸多相关武器设备的隐身设计中,如何通过有效设计规避天线的强散射效应,从而达到目标整体的隐身效果,成为了一个被热切关注的问题。雷达截面(Radar Cross Section,RCS)是衡量目标隐身性能的主要指标,在飞行器隐身技术的研究中,如何有效减缩目标的RCS从而有效躲避雷达接收器的探测,成为了该技术研究的重点工作内容。传统减缩天线RCS的方法主要关注于天线外形的改变,而随着电磁超材料(Metamaterial,MS)研究的逐步发展,现今,通过设计超材料单元结构及其排布方式,可以得到具有RCS减缩特性的电磁超材料,应用超材料实现天线RCS的减缩,为该领域提供了一种新方法。因此,本论文基于以上内容,以“基于超材料的天线RCS减缩技术研究”为题目,做了如下工作:(1)提出了一种宽带极化旋转表面(Polarization Conversion Metasurfaces,PCM),通过将其与微带天线结合,设计了一个在宽频带内具有低RCS特性的天线。在本部分工作中,首先设计了一个“糖果型”极化旋转单元结构,通过将该单元结构与其镜像结构按棋盘式排布,设计了一个相较于同尺寸PEC(Perfect Electric Conductor,PEC),在宽频带内(7.12-21.67GHz)具有5dB以上RCS减缩效果的PCM。其次,通过将该PCM应用于天线设计中,提出了一个在宽频带内具有低RCS特性的微带天线。最后,通过对所提出天线进行加工及测量,验证了该设计在保证天线基本辐射特性不变的前提下,实现了宽频带(7.52-22.28GHz)内大于5dB的RCS减缩效果。(2)基于一种电阻加载式宽带雷达吸波材料(Radar Absorber Material,RAM)对天线进行了RCS减缩设计。在本部分工作中,首先设计了一个加载电阻式的吸波材料,该RAM具有在宽频带内(5.2-13.8GHz)吸波率大于93%的特性。其次,将所设计的宽带RAM应用于天线设计,通过加工和测量进一步验证了该设计在保证天线基本辐射特性不变的前提下,在4.57-14.39GHz(相对带宽大于103%)频带内实现了大于5dB的天线RCS减缩效果。(3)设计了一种具有双侧吸波特性的频率选择表面(Absorptive Frequency Selective Surface,AFSS),并验证了该设计的RCS减缩效果。本部分设计是基于频率选择表面(Frequency selective surface,FSS)及雷达吸波材料的工作原理,首先设计了一个互补式十字缝隙结构的带通型FSS,其次通过将其与吸波材料相结合,设计了一种同时具有吸波和透波特性的超材料,即AFSS。区别于现今大多单侧吸波的AFSS,该设计在传输频带双侧(4.8-6.0GHz和6.7-13.9GHz)均具有良好的(吸波率大于90%)吸波特性。最终,利用HFSS及CST对AFSS及其对应的FSS进行RCS计算,验证了该AFSS在宽频带内的RCS减缩效果。