【摘 要】
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超表面具有独特的电磁特性,可以通过设计电磁单元的几何结构和排布方式,调控电磁波实现多种功能。本文基于基片集成波导（Substrate Integrated Waveguide,SIW）设计了一款漏波天线阵,并采用辐射散射一体化思想,在SIW漏波天线阵面上加载低散射1bit编码超表面,在不影响天线辐射性能的前提下,使漏波天线在工作频带内实现极化不敏感的雷达散射截面（Radio Cross Secti
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超表面具有独特的电磁特性,可以通过设计电磁单元的几何结构和排布方式,调控电磁波实现多种功能。本文基于基片集成波导（Substrate Integrated Waveguide,SIW）设计了一款漏波天线阵,并采用辐射散射一体化思想,在SIW漏波天线阵面上加载低散射1bit编码超表面,在不影响天线辐射性能的前提下,使漏波天线在工作频带内实现极化不敏感的雷达散射截面（Radio Cross Section,RCS）缩减。本文主要的工作内容如下:（1）设计了Ka波段串联馈电和并联馈电两款基于SIW的周期漏波天线阵列。所设计天线利用周期结构引入高次空间谐波实现漏波辐射,同时设计背馈形式的SIW馈电网络和SMA-SIW转接结构,使整体天线能兼容印制电路板技术。并联馈电SIW周期漏波天线阵列在垂直于行波方向增加缝隙数,提高天线增益,实现大于25°的波束扫描。串联馈电SIW漏波天线阵在沿行波方向和垂直于行波方向上构造天线子单元间相位延迟,在xoz平面内-4°～10°、yoz平面内-30°～40°范围内实现波束二维扫描。所设计的漏波天线均具备剖面低、造价低、易于加工、集成度高和性能稳定等优势。（2）基于前文中并联馈电SIW漏波天线阵面的固有结构,设计了反射型辐射散射一体化1bit编码超表面。在28.8 GHz～29.8 GHz,设计了各向同性“0”、“1”辐射散射一体化超表面单元,对x极化和y极化入射波均保持180°反射相位差,并且两单元能够在斜入射角20°以内保持相位差稳定。随后,研究了不同排布方式对辐射散射一体化超表面RCS缩减效果的影响。仿真结果表明,随机编码排布辐射散射一体化超表面的RCS缩减效果优于棋盘格排布。（3）设计了两款辐射方向不同的低RCS超表面-SIW漏波天线阵。基于辐射散射一体化的设计思想,结合低散射随机编码超表面和SIW漏波天线阵进行一体化设计。在不影响天线辐射性能的前提下,所设计后向辐射和正向辐射SIW漏波天线阵能够在天线工作频带内,对任意极化波实现5 d B以上的RCS缩减。实测结果表明,所设计低RCS超表面漏波天线能在辐射方向不同的情况下,均具有良好的隐身效果,且基本不影响天线的辐射性能。
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