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[摘 要]当前，为了提高潜艇的隐蔽性，潜艇的雷达天线隐身技术是一项重要的發展方向，文章中以其主要的发展方向以及基础的设计理念作为主要的研究思路，对于天线隐身技术进行了细致的研究和探索，其中关键涵盖着电流控制相关理念以及超材料相关技术以及仿生天线技术方面。在文章的结尾处，对于天线隐身技术进行了相关的展望以及细化其进一步的发展形势。
[关键词]天线隐身；RCS减缩；发展趋势
中图分类号：TP974 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）46-0207-01
1.引言
潜艇雷达天线隐身技术是目前在两国海军交战中非常重要的一项技术，目前在电磁环境的作战里，武器平台的隐身性能，如潜艇等对于战场的生存概率和能力作用非常大。在当前高技术发展相对完善的形式下，潜艇装置上的雷达等收到了完好的掌控。然而，潜艇作为一个武器发射平台，雷达天线的形状，散射一般为RCS的关键提供着，所以非常急需采取措施来缩减天线RCS。潜艇的雷达天线系统位于潜艇舰桥的上部，它将为鼻锥的方向创造一个强大的RCS系统。
就拿战术导弹中的最基本的末端导卡塞格伦天线来说，在照进X波期间，全范围（180℃以内）的RCS将超过10dBsm[1]。所以，天线系统战术导弹技术的RCS控制是实现目标隐身技术的一项关键的技术任务。不过作为潜艇雷达天线，如果使用吸波材料并将自身的隐身形式相应改变，会对天线的辐射方向产生很大的阻碍，并加大了天线隐身系统的难度系数。现在怎样能够使天线在辐射能力不做变化中使其RCS减少，目前还没有相应的解决办法。不过在现实中，工程应用可以根据天线的要求降低辐射性能和散射性能。因此，隐形天线的设计非常重要。
2.天线隐身技术研究现状
目前为止，天线的带内同极化隐身设计是天线RCS战术导弹技术控制的关键因素，其中涵盖的技术主要为：
2.1 表面电流控制技术
微带天线的最常见的RCS还原方法之一通常通过使用天线槽以及使用寄生结构来进行的。这种方法是模型分离方法的关键因素，天线辐射和散射状态对不同的电流模型进行调整，抑制散射电流模式是使用将电流改建来减少天线的RCS。但是这种方法通常影响天线的辐射性能，并且有一定的带宽限制。实际上，由于天线RCS的控制，为了在相互冲突的要求之间做出各种妥协，如何在天线RCS控制的设计中平衡两个方面的辐射和散射，是解决问题的关键[5]。
2.2 分形结构、仿生结构技术
使用分形结构和仿生结构，将此方法应用于微带天线。这种方法通常使电流沿着弯曲的路径产生共振，减少共振的面积，从而减少RCS，而分形结构具有非常高的自相似性和对称性，通过使用偏移量来减少其自相似性和对称性。昆虫形状天线在一定程度上必须对外界信息进行感知，天线的功能是相似的，随着自然演化和天线结构的形成，必须是有益昆虫的生存，在一定程度上，隐身的概念是相似的。根据这个想法，2009年的研究人员设计了一种昆虫天线（The insect tentacle antenna、ITA）。仿真和试验结果认为，天线可以降低天线的整个工作带宽。
2.3 阻抗加载、阻抗匹配技术
天线RCS的最高值偏差是由于阻抗加载和其他技术的影响，这是由于频率域中RCS的减少造成的。采用微带天线阻抗负载法的常见应用来改变微带天线的阻抗，从而减少天线的RCS，插槽法不仅能改变负载特性的阻抗，还能使天线表面感应电流的再分配。电阻加载包括天线馈电点的加载、微带块的边缘设置以及垂直边缘极点的分布。电阻率负载法将天线的RCS降低了5到20分贝，但频率范围更窄。
另一个减少是使用电容二极管的电阻的总负载，可以达到10分贝。天线的基本和覆盖都有耗散介质和铁氧体，这是一种有效的天线RCS还原技术，通常是10-35分贝。该方法减少天线的RCS，但降低天线的辐射效率[4]。
2.4 结构项与散射项对消技术
天线的散射场由两个部分组成：天线的结构和天线的散射。结构项散射是指天线匹配载荷的散射场，散射机理与通常的散射是一样的。天线模式散射指的是负载和馈线不匹配的能力，天线辐射和散射场的反射功率以及天线加载特性。根据天线的散射特性，采用模态和结构部件来消除天线输入终端移位器和其他设备，减少天线的RCS。
在14年1月，意大利学者Simone gene vesi的阵列天线采用超材料研究，在Simone热攻击基础上显示了微带槽阵列方法的RCS还原，证明了该方法的有效性和思想的设计思路。微槽阵列放置在FR4中心板和馈线结构上。在整个带宽范围内，套接字天线的辐射和反射与金属板相似，这是强电磁散射。
根据电感和电容的金属管等极理论计算，在平面波垂直入射的情况下，可以计算出材料表面阻抗的整个表面。
3.发展趋势
雷达天线是一种电磁辐射，如果吸收材料或改变其形状，将影响天线的辐射性能，所以该方法用于控制天线RCS必须在辐射与散射之间求得平衡，优化方法是一个好的选择。目前，单散射技术、频率选择性表面（FSS）模型，如雷达天线、吸收材料等，减少了RCS的研究成果，这种方式可以借鉴。最近几年，该技术将成为天线隐身技术的焦点，如等离子体、超材料和重组技术等，这些技术在电磁场中得到了广泛的应用。与近年来的趋势相结合，天线隐身的趋势主要集中在以下几个方面：
（1）为了满足未来信息战演习的需要，如潜艇平台的功能和各种类型的天线，越来越多的数字、天线角场不断扩大，对光谱领域的主要威胁，不同角度散射的贡献呈上升趋势。因此，天线系统不能在全时域/全海域/全频域实现低RCS。可重构技术和宽带天线技术的采用大大降低了天线平台的数量，减少了整个平台天线系统的散射。
（2）天线RCS控制现实意义上讲是在相互冲突的要求之间的折衷，所以，优化算法和优化理论在天线散射控制和低RCS的设计中，平衡了组织高辐射天线的性能和低散射效应之间的矛盾是一个很好的选择。在武器平台的情况下，整体平台的天线优化布局，同时降低了整个平台的目标散射特性。
（3）考虑天线的布局、天线和环境作为一个整体，运用共形天线技术结合的优化设计方法可重构技术、天线技术、频率选择表面技术，吸收材料、控制电路集成，形成一个多层自适应感知系统（皮肤），可使天线系统根据电磁环境和自适应调整的需要。
4.结束语
使用上述相关建议，我们能够见到天线极化的无形困难是隐形设计，天线隐身的设计要求，如何平衡天线的辐射和散射特性是天线隐身设计问题的主要之处。并将各种天线隐身技术的机理和特点加以概述，对天线隐身工程的应用有重要的指导作用。对于潜艇来说，作为天线布局优化研究的一个方面，集成各种隐身技术是天线隐身技术发展方向的未来。
参考文献
[1] 韩晓英.天线雷达散射截面预估与减缩[D].西安：西安电子科技大学，2004.
[2] 姜文.线散射机理分析与RCS控制技术研究[D].西安：西安电子科技大学，2012.
[3] 颖铮.雷达截面与隐身技术[M].北京：国防工业出版社，1998.
[4] 龚书喜，刘英，张鹏飞，等.天线雷达截面预估与减缩[M].西安：西安电子科技大学出版社，2010.
[关键词]天线隐身；RCS减缩；发展趋势
中图分类号：TP974 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）46-0207-01
1.引言
潜艇雷达天线隐身技术是目前在两国海军交战中非常重要的一项技术，目前在电磁环境的作战里，武器平台的隐身性能，如潜艇等对于战场的生存概率和能力作用非常大。在当前高技术发展相对完善的形式下，潜艇装置上的雷达等收到了完好的掌控。然而，潜艇作为一个武器发射平台，雷达天线的形状，散射一般为RCS的关键提供着，所以非常急需采取措施来缩减天线RCS。潜艇的雷达天线系统位于潜艇舰桥的上部，它将为鼻锥的方向创造一个强大的RCS系统。
就拿战术导弹中的最基本的末端导卡塞格伦天线来说，在照进X波期间，全范围（180℃以内）的RCS将超过10dBsm[1]。所以，天线系统战术导弹技术的RCS控制是实现目标隐身技术的一项关键的技术任务。不过作为潜艇雷达天线，如果使用吸波材料并将自身的隐身形式相应改变，会对天线的辐射方向产生很大的阻碍，并加大了天线隐身系统的难度系数。现在怎样能够使天线在辐射能力不做变化中使其RCS减少，目前还没有相应的解决办法。不过在现实中，工程应用可以根据天线的要求降低辐射性能和散射性能。因此，隐形天线的设计非常重要。
2.天线隐身技术研究现状
目前为止，天线的带内同极化隐身设计是天线RCS战术导弹技术控制的关键因素，其中涵盖的技术主要为：
2.1 表面电流控制技术
微带天线的最常见的RCS还原方法之一通常通过使用天线槽以及使用寄生结构来进行的。这种方法是模型分离方法的关键因素，天线辐射和散射状态对不同的电流模型进行调整，抑制散射电流模式是使用将电流改建来减少天线的RCS。但是这种方法通常影响天线的辐射性能，并且有一定的带宽限制。实际上，由于天线RCS的控制，为了在相互冲突的要求之间做出各种妥协，如何在天线RCS控制的设计中平衡两个方面的辐射和散射，是解决问题的关键[5]。
2.2 分形结构、仿生结构技术
使用分形结构和仿生结构，将此方法应用于微带天线。这种方法通常使电流沿着弯曲的路径产生共振，减少共振的面积，从而减少RCS，而分形结构具有非常高的自相似性和对称性，通过使用偏移量来减少其自相似性和对称性。昆虫形状天线在一定程度上必须对外界信息进行感知，天线的功能是相似的，随着自然演化和天线结构的形成，必须是有益昆虫的生存，在一定程度上，隐身的概念是相似的。根据这个想法，2009年的研究人员设计了一种昆虫天线（The insect tentacle antenna、ITA）。仿真和试验结果认为，天线可以降低天线的整个工作带宽。
2.3 阻抗加载、阻抗匹配技术
天线RCS的最高值偏差是由于阻抗加载和其他技术的影响，这是由于频率域中RCS的减少造成的。采用微带天线阻抗负载法的常见应用来改变微带天线的阻抗，从而减少天线的RCS，插槽法不仅能改变负载特性的阻抗，还能使天线表面感应电流的再分配。电阻加载包括天线馈电点的加载、微带块的边缘设置以及垂直边缘极点的分布。电阻率负载法将天线的RCS降低了5到20分贝，但频率范围更窄。
另一个减少是使用电容二极管的电阻的总负载，可以达到10分贝。天线的基本和覆盖都有耗散介质和铁氧体，这是一种有效的天线RCS还原技术，通常是10-35分贝。该方法减少天线的RCS，但降低天线的辐射效率[4]。
2.4 结构项与散射项对消技术
天线的散射场由两个部分组成：天线的结构和天线的散射。结构项散射是指天线匹配载荷的散射场，散射机理与通常的散射是一样的。天线模式散射指的是负载和馈线不匹配的能力，天线辐射和散射场的反射功率以及天线加载特性。根据天线的散射特性，采用模态和结构部件来消除天线输入终端移位器和其他设备，减少天线的RCS。
在14年1月，意大利学者Simone gene vesi的阵列天线采用超材料研究，在Simone热攻击基础上显示了微带槽阵列方法的RCS还原，证明了该方法的有效性和思想的设计思路。微槽阵列放置在FR4中心板和馈线结构上。在整个带宽范围内，套接字天线的辐射和反射与金属板相似，这是强电磁散射。
根据电感和电容的金属管等极理论计算，在平面波垂直入射的情况下，可以计算出材料表面阻抗的整个表面。
3.发展趋势
雷达天线是一种电磁辐射，如果吸收材料或改变其形状，将影响天线的辐射性能，所以该方法用于控制天线RCS必须在辐射与散射之间求得平衡，优化方法是一个好的选择。目前，单散射技术、频率选择性表面（FSS）模型，如雷达天线、吸收材料等，减少了RCS的研究成果，这种方式可以借鉴。最近几年，该技术将成为天线隐身技术的焦点，如等离子体、超材料和重组技术等，这些技术在电磁场中得到了广泛的应用。与近年来的趋势相结合，天线隐身的趋势主要集中在以下几个方面：
（1）为了满足未来信息战演习的需要，如潜艇平台的功能和各种类型的天线，越来越多的数字、天线角场不断扩大，对光谱领域的主要威胁，不同角度散射的贡献呈上升趋势。因此，天线系统不能在全时域/全海域/全频域实现低RCS。可重构技术和宽带天线技术的采用大大降低了天线平台的数量，减少了整个平台天线系统的散射。
（2）天线RCS控制现实意义上讲是在相互冲突的要求之间的折衷，所以，优化算法和优化理论在天线散射控制和低RCS的设计中，平衡了组织高辐射天线的性能和低散射效应之间的矛盾是一个很好的选择。在武器平台的情况下，整体平台的天线优化布局，同时降低了整个平台的目标散射特性。
（3）考虑天线的布局、天线和环境作为一个整体，运用共形天线技术结合的优化设计方法可重构技术、天线技术、频率选择表面技术，吸收材料、控制电路集成，形成一个多层自适应感知系统（皮肤），可使天线系统根据电磁环境和自适应调整的需要。
4.结束语
使用上述相关建议，我们能够见到天线极化的无形困难是隐形设计，天线隐身的设计要求，如何平衡天线的辐射和散射特性是天线隐身设计问题的主要之处。并将各种天线隐身技术的机理和特点加以概述，对天线隐身工程的应用有重要的指导作用。对于潜艇来说，作为天线布局优化研究的一个方面，集成各种隐身技术是天线隐身技术发展方向的未来。
参考文献
[1] 韩晓英.天线雷达散射截面预估与减缩[D].西安：西安电子科技大学，2004.
[2] 姜文.线散射机理分析与RCS控制技术研究[D].西安：西安电子科技大学，2012.
[3] 颖铮.雷达截面与隐身技术[M].北京：国防工业出版社，1998.
[4] 龚书喜，刘英，张鹏飞，等.天线雷达截面预估与减缩[M].西安：西安电子科技大学出版社，2010.