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雷达是现代战争中的“千里眼”,是伴随电子战这类全新的战争形式出现的。目前,远程雷达探测技术正高速发展和快速更新。“隐身”则是雷达的对立面,隐身技术是让对手“看不见”的技术,是与雷达探测技术一起迅速成长起来的反雷达技术。而雷达散射截面(Radar Cross Section,RCS)是衡量隐身性能的一个最关键的技术指标。对于战斗机、轰炸机等飞行器而言,隐身性能的好坏在很大程度上取决于RCS的大小。飞行器平台本身散射特性的缩减是比较容易实现的,从而装备的各种伴随着能量散射和辐射的天线及其阵列,已成为最容易被“看见”的部分,是飞行器总RCS贡献最大的一个装置。辐射是天线最基本的特性,并且与其散射是一对矛盾体。因此,如何保证辐射性能不受影响是设计低RCS天线阵的关键技术问题。为此,本文针对可以缩减天线RCS的极化转换超表面(Polarization Conversion Metasurfaces,PCM.)开展研究,设计了两种PCM并分别应用于线极化和圆极化缝隙天线阵的RCS缩减。论文的具体工作内容包括:(1)设计了一种基于双贴片PCM的低RCS线极化缝隙天线阵。该双贴片PCM结构可以将线极化垂直入射波的极化方向旋转90度反射回去,并用于构造具有低RCS特性的超表面。所提出的双贴片PCM单元由印在介质基板上表面的两个方形缺陷贴片和下表面的金属地面构成,且每个贴片分别通过三个金属通孔与地面相连接。所构造的低RCS极化转换超表面,在6.5GHz到13.5GH频段内,实现了SdB以上的单站RCS缩减。将双贴片PCM与2×2线极化缝隙天线阵相结合,在6.6GHz到13.6GHz频段内实现了5dB以上的RCS缩减,且最大RCS缩减达40dB。由于双贴片PCM单元的5dB极化转换带宽与缝隙天线阵的5dB-RCS缩减带宽基本相同,因此所提出的设计方法简单且易实现。只需要通过调节极化转换单元的技术指标,就可以控制相同频段内PCM及其应用天线阵的RCS缩减。实测和仿真结果吻合良好,验证了设计方法的正确性。(2)设计了一种基于开口椭圆双环PCM的低RCS圆极化缝隙天线阵。该开口椭圆双环PCM单元的金属带条在介质基板的上下表面错落依次排布,并由金属过孔依次连通形成开口椭圆双环结构。沿z轴的金属过孔和xoy平面上的金属带条构成了一种2.5维的PCM结构,在4.9GHz到15.3GHz频段内实现了极化转换超表面RCS缩减5dB以上。将所提出的开口椭圆双环PCM结构的反射特性和透射特性相结合,以提高圆极化缝隙天线阵的性能。一方面利用开口椭圆双环PCM结构的反射特性,将圆极化缝隙天线阵在4.8GHz到14.9GHz频段内的RCS缩减了5dB以上,最大RCS缩减达30.1dB;另一方面利用开口椭圆双环PCM结构的透射特性,并结合法布里-珀罗谐振腔理论,在9.0GHz到11.2GHz频段内提高了缝隙天线阵的增益,10.8GHz处增益提高达3.4dB。