随着无线电技术和雷达探测技术的高速发展,传统的武器平台已经无法满足现代军事领域的作战需求,于是隐身技术作为提高武器作战和生存能力的有效方法得到了广泛的关注。隐身技术也称为“低可探测技术”,雷达散射截面(Radar Cross Section,RCS)这一概念则是雷达隐身技术中的重点,而天线作为作战武器平台中必不可少的外部设备,如何实现天线雷达散射截面的减缩成为了近些年研究的热点。天线作为一种特殊的散射体需要满足特定的辐射特性,如何在保证天线正常工作的同时实现其低可探测性成为关键。实现天线RCS减缩的隐身技术有多种,而加载电磁超材料便是其中之一。电磁超材料是一种人造材料,其具有自然界天然材料所不具备的电磁调制特性,而电磁超材料吸波体(Metamaterial Absorber,MA)作为其中一种,是利用超材料设计出具有吸波性能的结构。电磁超材料吸波体克服了传统吸波材料的缺点,实现了更优异的性能,因此具有广泛的应用前景。因此,本文基于以上背景对吸波频率选择结构(Frequency Selective Rasorber,FSR)及其应用进行了相关研究。本文首先对天线RCS减缩以及电磁超材料的研究背景及国内外研究现状进行了概述,其次介绍了相关理论基础,重点对吸波频率选择结构的原理进行了阐述。基于相关理论指导,本文设计了四种可满足不同应用场景的吸波频率选择结构,并将其中一种应用于贴片阵列天线上实现了良好的RCS减缩,具体内容如下:1.研究并设计了两种单极化的吸波频率选择结构。第一种是单极化单通带的吸波频率选择结构,该结构利用有耗层圆环状的两个电容电感串联谐振结构以及无耗层的方形缝隙结构实现了单通带特性,并在有耗层加载集总电阻实现了吸波性能,此结构通带在10.3GHz处,插损仅为0.26d B,反射系数小于-10d B的相对带宽可以达到114%;第二种是单极化双通带的吸波频率选择结构,此结构在第一种结构的基础上,在有耗层增加了一个串联谐振结构,同时无耗层由两个缝隙结构构成,产生了两个通带,且具有良好吸波特性,两个通带在10.8GHz和25.5GHz,插损分别为0.08d B和0.1d B。两种结构与同尺寸的金属地板相比实现了宽频RCS减缩。2.研究并设计了两种双极化的吸波频率选择结构。第一种是双极化单通带的吸波频率选择结构,其有耗层由四个带有叉形结构的金属方环构成,而这四个方环被加载了集总电阻的菱形属条连接,无耗层是简单的方形缝。此结构是中心对称结构,实现了双极化特性,其透波频带在5.2GHz,插损为0.3d B,可以实现良好的双边吸波特性;第二种是双极化双通带的吸波频率选择结构,相比于第一种结构,在有耗层的金属方环内增加了一个叉形结构,产生了所需的第二个通带,无耗层由两个方形缝构成,两个透波频带在8GHz和11.9GHz,TE波的插损为0.39d B和0.64d B,TM波的插损为0.40d B和0.66d B,-10d B的反射系数频带覆盖5GHz-12.8GHz。两种结构与同尺寸的金属地板相比均实现了良好的RCS减缩。3.将设计出的双极化单通带吸波频率选择结构与2×2的贴片阵列天线结合,实现频率选择结构在天线RCS减缩方面的应用。在贴片阵列天线上加载所设计出的频率选择结构,使超材料的透波频段与天线阵列的工作频段保持一致可以让天线具有良好的辐射特性,加载超材料的天线阵列与原始天线阵列相比,在最大方向上的增益仅降低了0.36d B。同时天线的RCS在4.1GHz和6.7GHz处分别实现了低频段和高频段的最小值,相比于未加载超材料的天线,其在超材料的相应吸波频段内实现了良好的RCS减缩。