在作战系统中,天线是发射和接收信息的关键部件,同时也是对系统雷达截面(RCS)贡献最大的散射源之一,因此天线的低散射设计非常重要。Vivaldi天线由于宽带、高增益等特性多用于飞行器机头的机载火控雷达,为了提升飞行器的隐身性能,需要对Vivaldi天线及其阵列的RCS减缩技术展开研究。本文从Vivaldi天线的应用背景出发,分析了Vivaldi天线的工作原理,并对RCS减缩方法进行了研究,实现了Vivaldi天线单元及阵列的RCS减缩。本文的工作主要包括以下几个方面:1.为了实现Vivaldi天线单元的RCS减缩,同时降低对天线辐射特性的损耗,本文基于开槽技术,设计了一款低RCS Vivaldi天线。本文以工作于X波段的传统Vivaldi天线作为参考天线,在辐射状态下表面电流分布较弱的区域进行开槽处理,以尽可能避免对天线辐射特性产生负面影响。利用三个余弦表达式分别控制三个不同区域内槽线的长度,通过调整余弦表达式来实现最有效的RCS减缩。当y极化电磁波迎着设计天线的主辐射方向入射时,6d B减缩带宽可以覆盖X波段,且最大减缩量高达16.39d B,最小减缩量仍保持在6.78d B。与参考天线相比,设计天线的增益也有所提高,最大提高了3.14d B。2.本文首先设计了一种结构为“金属贴片层-介质基板-空气腔-金属地板”的吸波体单元。该吸波体单元通过在金属贴片层加载电阻展宽吸波带宽,采用中心对称结构以保证极化不敏感特性。仿真结果表明,在X波段内,该吸波体单元对于垂直入射的电磁波可以保持高于80%的吸波率;随着入射角度的增大吸波率降低,当入射角增大至45时,X波段内的吸波率保持在70%以上。为了进一步提高上述吸波体单元的吸波率,在其介质基板四周打孔,以此改变吸波体的等效电磁参数,使其等效相对介电常数与等效相对磁导率更接近,从而改善了吸波体与自由空间的阻抗匹配,达到提高吸波率的目的。仿真结果表明,最终的吸波体单元对于垂直入射的电磁波可以保持高于90%的吸波率,并且当入射角增大至50时X波段内的吸波率仍可保持在80%以上。3.为了实现Vivaldi天线阵列的RCS减缩,本文基于加载吸波层的方法设计了一款低RCS Vivaldi天线阵列。以设计的低RCS Vivaldi天线作为天线阵列的阵元;考虑到Vivaldi天线的应用背景,在阵列后方放置反射板,阵元与反射板共同构成参考阵列。由于反射板会带来较强的镜面散射,使参考阵列具有较大的RCS,为了减小反射板带来的镜面散射,将设计的吸波体单元在二维平面内周期性排列构成吸波层取代参考阵列中的反射板,利用吸波体的吸波特性有效地降低了Vivaldi天线阵列的RCS。仿真结果表明,当x极化电磁波照射至设计天线阵列时,带内最大、最小减缩量分别为18.82d B和9.38d B,平均减缩量为13.43d B;当y极化电磁波照射至设计天线阵列时,带内最大、最小减缩量分别为23.51d B和7.7d B,平均减缩量为13.74d B。