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随着新型雷达系统的快速发展,各种军用航空器如飞机器、军舰的隐身特性越来越受到重视。低雷达截面(Radar Cross Section,RCS)属性可以降低被敌方雷达探测到的概率,从而提高战场生存能力和突防能力。天线对于各种无线电设备是必不可少的,它能够有效地向空间某特定方向辐射电磁波或能够有效地接收空间某个特定方向来的电磁波,并且天线对整个设备的雷达截面具有重要贡献。所以在复杂的电磁环境中,如何在保证天线自身正常辐射特性的同时,研究天线在宽频带范围内减缩雷达截面的技术方法也成为近些年各个军事强国的研究热点。论文中作者的主要工作包括以下几个方面:第一,设计了一款基于递减分形结构的极化转换表面(Polarization Conversion Metasurface,PCM)。递减分形结构阵列与其镜像阵列产生的两种反射波的由于电场具有相同幅度和180°相位差而相互抵消,将法向入射的能量散射到其他方向,从而在威胁方向附近有效地减缩单站RCS。将这种表面直接覆到微带天线介质板的上表面,并对其进行仿真,结果证明在10.45GHz到32.15GHz(相对带宽为101.9%)频带内的极化转换率(Polarization Conversion Rate,PCR)大于80%,将所提出的极化转换表面应用在微带天线的RCS减缩中,实现了天线在8GHz到28GHz频带内RCS减缩量均超过5.68dB。第二,利用电磁超表面加载技术设计了一款低RCS波导缝隙天线。将基于递减分形结构的极化转换表面加载到波导缝隙天线周围,正交排布的极化转换表面阵列有利于在保证天线辐射特性不变的情况下,实现宽频带的雷达截面减缩。仿真结果表明,加载极化转换表面后,波导缝隙天线的阻抗带宽、辐射方向图、增益基本不受影响。当电磁波以x极化和y极化方式垂直入射时,与参考天线相比,设计天线在7.5GHz到29GHz(相对带宽为117.8%)的宽频域范围RCS减缩均在5dB以上,覆盖了波导缝隙天线谐振频带的带内和带外。第三,本章设计了一款基于改进型耶路撒冷十字结构的相位梯度超表面,改变十字结构的大小可以改变反射电磁波的相位梯度,通过HFSS仿真并优化,获得六个大小依次减小的单元,且在13GHz到16.5GHz频率范围内相邻单元间的相位差基本保持在60°左右。基于以上设计原理,由该单元构成的相位梯度超表面能够在超宽带内实现奇异反射,从而减缩垂直入射电磁波的雷达截面。仿真结果显示,相位梯度超表面相对于PEC平面在9.4GHz到16.5GHz频带范围内,RCS减缩量均超过8dB。