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隐身,这一通常出现在科幻电影中的元素正试图在人们的日常生活中埋下伏笔。新时代的飞行器隐身技术使飞行器具有了较低的散射回波,但作为飞行器上必不可少的散射体与辐射源兼容的载体,天线对平台内整体散射回波贡献较为显著,成为反雷达隐身技术的瓶颈。此外,不同于其他散射目标,在减缩雷达散射截面(Radar Cross Section,RCS)的同时需要统筹兼顾天线自身的辐射性能,这对RCS减缩技术提出了新的挑战。超材料天线通过将超材料加载至天线上完成对入射电磁波的绕射或吸收从而实现RCS减缩,在保证不影响天线辐射性能的前提下实现电磁波隐身,有些甚至可以增强天线辐射特征。超材料(Metamaterial,MA)是一类人工制造的、具有自然界物质不具备的独特电磁性质的结构,除了超材料天线外,现阶段超材料已广泛渗透航空航天、无线通信和军用装备。 针对人工磁导体(Artificial Magnetic Conductor,AMC)在带宽上的限制无法满足超宽带天线对于全频域减缩的要求,本文提出了利用AMC的带外特性与有效反射相位差相结合延伸RCS减缩频带的设计。首先,从原理上阐述了带外减缩的可行性和有效反射相位差理论依据,借助电磁仿真软件HFSS对AMC单元进行仿真优化,完成有效反射相位差和带外减缩作用频段的无缝连接。与同尺寸的理想电导体(Perfect Electric Conductor,PEC)相比,两种单元组成的棋盘状AMC反射屏10dB RCS减缩范围从有效反射相位差单独作用的12.1GHz~20.5GHz(51.5%)扩展至13.7GHz~27.6GHz(67.3%)。同时,两种AMC单元的反射系数、斜入射稳定性以及排列方式也进行了优化设计。 其次,将所设计的AMC单元呈棋盘状排列加载至微带天线周围时,新天线在13.4GHz~26.9GHz(67.0%)整个频段内完成了带内RCS减缩与带外减缩的结合,覆盖K波段和Ku波段。此外,由于AMC单元的加载改变了表面电流路径,维持了回波损耗相对带宽并改善了阻抗匹配情况,并表现出类似寄生贴片的作用,增强了低散射微带天线的辐射效率。 将同尺寸的传统微带天线作为参考天线,对低散射微带天线和参考天线进行了加工和测试。除少数频点外,所提出的低散射天线10dB RCS减缩范围覆盖13.5GHz~28.1GHz(70.2%),与仿真基本一致。从仿真和测试两个角度验证了带外减缩的实效性。 最后,对论文的主要工作和创新点进行总结归纳,并对不足和发展前景进行了总结和展望。