阻抗加載對微帶天線輻射和散射的影響

1、阻抗加載對微帶天線輻射和散射的影響        摘要：計算了阻抗加載對微帶天線RCS的影響，以及加載不同阻抗時天線的輻射性能。結(jié)果表明，阻抗加載主要降低天線帶內(nèi)RCS。適當(dāng)?shù)淖杩辜虞d能有效降低天線RCS，同時還能保證天線的輻射性能。     關(guān)鍵詞：微帶天線；RCS；RCSreduction；阻抗 1引言微帶天線尺寸小、重量輕、成本低、設(shè)計簡單，可以和其他物體共形，在飛行器低RCS天線應(yīng)用中具有廣闊的前景。到目前為止，對微帶天線已經(jīng)提出了各種各樣的RCS減縮方法。天線RCS分為結(jié)構(gòu)項

2、和模式項1，前者由天線的實際物理結(jié)構(gòu)決定，后者由天線終端阻抗失配造成能量的再輻射引起。微帶天線諧振頻率點將出現(xiàn)RCS峰值。一般來說，天線RCS減縮方案都將增加系統(tǒng)的復(fù)雜性。另外，天線的性能，比如說增益，也會有所降低。Jackon2提出增加介質(zhì)板損耗和覆蓋損耗介質(zhì)降低RCS的方法。天線RCS跟天線輻射效率和增益平方成正比，雖然這種方法能有效降低微帶天線的RCS，但是這是以降低天線輻射效率和增益為代價，損耗太大，將導(dǎo)致天線不能正常工作。分布式電阻加載34可以在很寬的頻率范圍內(nèi)實現(xiàn)RCS的減縮，但是僅僅計算了貼片的RCS減縮效果，并沒有計算在加載之后天線的輻射性能。在微帶天線4個角上加載電阻，雖然R

3、CS減縮幅度很大，但是計算表明，這種情況下天線已經(jīng)不能有效輻射電磁波了。在考慮微帶天線RCS減縮的同時，必須考慮天線的輻射性能，否則即使實現(xiàn)RCS大幅度減縮，但是已經(jīng)不能作為天線使用，也是不實際的。    本文計算了阻抗加載對微帶天線RCS的影響，同時計算了對應(yīng)情況下天線的輻射性能。計算結(jié)果表明，適當(dāng)?shù)淖杩辜虞d能有效降低天線帶內(nèi)RCS，同時仍能保證天線的輻射。2基本理論設(shè)貼片表面為S，平面入射電場為，貼片表面感應(yīng)電流為，則總場：  方程(2)就是關(guān)于貼片表面電流的電場積分方程，把未知電流展開：   其中：分量的矢量展開模式，In是N個

4、未知系數(shù)。用矩量法，選擇相同的基函數(shù)和檢驗函數(shù)，由方程(2)可以得到一個線性方程組：      Zi=V       (4)其中：I是長度為N包含方程(4)中的未知系數(shù)的電流列矢量，Z是N×N元的阻抗矩陣，V是長度為N的激勵列矢量。Z和V的典型表達式為：    其中：輻射的電場，積分域是微帶貼片的表面。Zmn的具體表達式由文獻59可得。計算得到了貼片表面電流，就可以得到天線的散射場。    單站RCS公式為：

5、0; 3計算結(jié)果正方形微帶貼片尺寸為：L×W20×20 mm2，介質(zhì)參數(shù)：厚度h07874 mm，r233，激勵為60°，45°的極化的平面波。在貼片的左下角(95，95)，分別加載300，50，10電阻，計算比較頻域單站RCS。結(jié)果如圖1所示。 從圖1可以看到，阻抗加載主要能實現(xiàn)天線帶內(nèi)RCS減縮。加載300阻抗時，RCS只是在諧振點有所下降，在整個頻段上并沒有多大的變化，加載50，在整個頻段上RCS均得到很好的減縮，諧振點附近RCS降低至少18個dB，而10加載，RCS峰值點已經(jīng)偏移到了55 GHz，并且減縮效果不如50加載效果好。也就是說，加載50

6、時，比值下降最大。微帶天線必須首先保證輻射性能，這里主要考慮在加載之后，天線輻射效率和增益的變化。上述微帶天線理論諧振頻率為48 GHz，實際測量頻率為4785 GHz。如表1所示。4結(jié)語本文計算了阻抗加載對天線輻射和散射性能的影響。計算結(jié)果表明，阻抗加載主要降低天線帶內(nèi)RCS，通過適當(dāng)?shù)淖杩辜虞d能有效地降低天線RCS，同時還能保證天線的輻射性能。這種方法對降低天線的RCS是有效且實際的。參考文獻1Hansen RCRelationships between antennas as sca tters and as radiatorsJprocIEEE，1989，77：659-6622Jack

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