【摘 要】
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吸透一体频率选择表面（Frequency Selective Rasorber,FSR）兼具低插损透波特性和吸波特性,利用FSR的透波特性可保证天线正常收发工作,同时利用其吸波特性可以有效地吸收敌方雷达来波,实现天线雷达散射截面缩减。因此,FSR在解决低可探测平台的天线隐身问题方面具有巨大的应用潜力,吸引了众多学者的关注与研究。当前FSR的研究大多围绕固定频率、单透波带展开,无法满足捷变频天线的隐
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吸透一体频率选择表面（Frequency Selective Rasorber,FSR）兼具低插损透波特性和吸波特性,利用FSR的透波特性可保证天线正常收发工作,同时利用其吸波特性可以有效地吸收敌方雷达来波,实现天线雷达散射截面缩减。因此,FSR在解决低可探测平台的天线隐身问题方面具有巨大的应用潜力,吸引了众多学者的关注与研究。当前FSR的研究大多围绕固定频率、单透波带展开,无法满足捷变频天线的隐身需求。针对上述问题,本文聚焦多频及透波带可调FSR设计的关键问题开展了深入研究,取得了如下进展。基于等效电路理论推导了FSR透波和吸波阻抗条件,分析了透/反射系数与阻抗特性之间的对应关系,研究了单层阻抗表面能达到的吸波带宽极限,为FSR设计奠定了理论基础。在理论分析的基础上,提出了宽带透波FSR与双频透波FSR的设计方法与结构。采用四臂方螺旋谐振结构设计了透波带宽高达33.5%（插损＜1d B）的宽带透波FSR,且在45°入射角内吸透特性保持稳定。此外,分别利用串联和并联多LC谐振结构,设计实现了两种新型双频透波FSR,均具有良好的双频带低插损透波特性与宽带吸波特性。为了解决天线捷变频时双频透波FSR中非工作透波带对整体吸波性能的影响,提出了透波带可切换FSR的设计方法,采用中心对称弯折线谐振结构实现了FSR结构设计。其透波带的中心频率可在6.08GHz与12.76GHz之间切换,且在两种状态下均具有带外宽带吸波特性,吸波率大于90%的相对带宽分别为55.2%与57.1%。针对二极管寄生电阻引起的FSR透波带插损过高的瓶颈问题,提出了低插损透波的设计方法,基于该方法设计的频率选择表面结构,透波带中心频率在4.84GHz-5.90GHz之间连续可调,插损均小于1.09d B。基于上述低插损透波的设计方法与双串联LC谐振结构,通过高感值电感加载实现了透波带连续可调的低插损FSR。实测结果表明,FSR透波带中心频率在5.57GHz-6.32GHz之间连续可调,且插损均小于1.64d B。为了进一步拓展FSR透波谐振结构的设计空间与整体的吸波带宽,提出了多层谐振结构和多层阻抗表面复合设计FSR的方法,设计的新型宽带吸波FSR的|S11|≤-10d B带宽高达145.2%。更进一步,针对透波带宽带可调的设计需求,基于多层谐振结构与低插损透波的设计方法,通过在多层谐振结构加载变容二极管设计实现了透波带宽带连续可调的FSR,其透波带中心频率在8.87GHz-10.32GHz之间连续可调,透波插损小于0.8d B。综上,从理论意义而言,本文紧紧围绕捷变频天线对FSR设计的应用需求,提出了吸/透波阻抗条件等FSR设计的新理论,还提出了双频透波、透波带可切换与透波带连续可调等FSR设计的新方法;从实践意义而言,本文提出的多款FSR可满足捷变频天线的隐身需求,在电磁对抗与干扰、隐身与防护等领域中有广阔的应用前景。
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