一种温控VO2射频开关及其特性研究

文中提出了一种温控二氧化钒(Vanadium Dioxide, VO₂)射频开关,在共面波导传输线上验证了其温度控制的开关特性。采用直流磁控溅射工艺在蓝宝石基底上形成70 nm厚的VO₂薄膜,并将其切成可独立控制的VO₂单元。将VO₂单元镶嵌在共面波导传输线中,通过改变外加温度来控制VO₂开关的电阻率,使其在高阻态和低阻态间切换,从而实现传输线的状态在“导通”和“关断”间切换。对由这种VO₂射频开关构成的器件进行了仿真设计和实验测试,仿真和测试结果吻合较好。温控VO₂开关具有低温截止射频信号、高温导通射频信号的特性,为可调微波器件的实现提供了新思路。     

双频频率选择表面及其在微带天线宽带RCS减缩中的应用

该文设计了一种风车形双频带阻型频率选择表面(FSS) ,并将其加载到双频微带天线地板,实现宽带雷达散射截面(RCS)减缩。风车形FSS每一角都由两个相差90的半方环组成,通过电偶极子谐振和风车FSS高次模谐振实现双频阻带。仿真和实测结果表明,将该FSS单元加载到双频微带天线地板后,在5.20 GHz处,天线E面、H面前向增益基本保持不变;在10.41 GHz处,天线E面、H面前向增益提高了1.8 dBi;同时,天线单站RCS在1.0~16.8 GHz宽带内减缩效果明显,其中x极化波下最大缩减量达到28.3 dB, y极化波下最大减缩量达到36.2 dB。     

基于单层超表面的电大尺寸天线阵RCS减缩仿真分析

提出了一种基于单层透波型阻抗超表面(Transparent Resistive Metasurface, TRM)的电大尺寸天线阵RCS减缩方法。该超表面在垂直极化10 GHz处产生低插损透波窗口,而在其他频点和极化条件下作为有耗阻抗表面,天线阵列在带外频段近似全反射,可以作为接地面实现宽带吸波的RCS减缩。采用国产电磁仿真软件EastWave对"电大尺寸+精细结构"的"天线阵+超表面阵列"进行了全波仿真分析,评估单层透波阻抗超表面对电大尺寸天线阵的RCS减缩及辐射性能的影响。仿真结果表明,在天线阵增益损耗小于1 dB条件下实现同极化下带外频段和交叉极化下全频带的宽带吸波,为大型天线阵隐身设计提供了技术支撑。     

覆盖X和Ku波段的低雷达散射截面人工磁导体反射屏

设计并制备了一种基于人工磁导体(artificial magnetic conductor, AMC)的覆盖X和Ku波段的宽带低雷达散射截面(radar cross section, RCS)反射屏. 将双频带耶路撒冷十字形AMC结构和宽带双金属方形AMC结构复合, 通过参数优化, 使耶路撒冷十字形结构的反射相位反转频点与方形结构的反射相位零值频点重合或者非常接近, 进一步扩宽有效相位差区域, 从而拓展RCS减缩带宽. 给出了反射能量峰值方位的一般理论计算公式, 当入射角度、棋盘单元尺寸和观察频率确定后, 可通过公式计算出反射峰的方位. HFSS软件仿真结果与理论计算结果符合较好, 验证了理论公式的正确性. 同时与等尺寸金属平板相比, 在7.4–17.0 GHz 频带内, 除9.8 GHz附近的少数频点外, 天线后向RCS均有-10 dB以上的减缩, 基本覆盖X波段和Ku波段, 相对带宽为78.7%, 在11.6 GHz时, 减缩量最大, 达到40.3 dB. 加工了反射屏实物并进行测试, 测试结果与仿真结果基本一致, 证实了反射屏具有宽带的低RCS特性.     

幅相同调的吸波-对消雷达散射截面减缩超表面设计

更宽的工作频带和更低的雷达散射截面(radar cross section, RCS)一直是低可探测领域研究的热点,然而这两者往往难以兼顾.鉴于此,本文提出了一种幅相同调的吸波-对消RCS减缩超表面,通过在宽带范围内同时设计两个单元的反射相位和反射幅度,使目标RCS在空间域和能量域分别获得10 d B以上减缩,从而通过叠加获得20 d B以上的宽带RCS减缩.仿真和实验结果表明,在两种极化下,幅相同调的吸波-对消RCS减缩超表面可以在6.10—12.15 GHz频带范围内获得20 d B以上的RCS减缩效果,同时10 d B减缩带宽为4.3—14.2 GHz.所设计的超表面具有减缩幅度大、减缩频带宽、质量轻、单层结构、极化稳定性好、柔性易共形等优点,有望为低可探测材料研制以及低可探测装备性能提升提供新的技术途径.     

基于宽带吸波体的低雷达散射截面平面印刷磁电偶极子天线设计

该文设计了一种工作于X波段的平面印刷磁电偶极子天线,并设计了一种加载集总电阻的宽入射角、极化不敏感、宽频带吸波体(WBMA)。当平面波垂直入射时,吸波体在7.2~12.6 GHz范围内的吸波率大于90%,入射角增加至45时仍能在X波段保持90％以上的吸波率。通过将WBMA加载在天线四周,实现了天线雷达散射截面(RCS)的大幅缩减。实测和仿真结果表明：不同极化波垂直入射时,天线单站RCS减缩3 dB带宽为6.6~14.4 GHz,最大减缩量达23.8 dB。中心频点10 GHz处,TE极化波照射时,双站RCS能实现90角域内的减缩,TM极化波照射时,在35角域内实现了减缩,同时天线辐射性能几乎保持不变。