收波材料在实际应用中存在许多缺陷,例如,当入射信号特性发生变化时,无源 RAMs 的有 效工作带宽范围以及对外反射率等性能指标很难保持在一个稳定的范围[3]。由此可见,无源 RAMs 已经无法满足现代战争中对隐身技术日趋苛刻的指标要求,亟需一种更先进的技术。

1。1。2 有源雷达吸收波材料

随着无线电探测技术的发展,雷达的有效探测带宽范围逐渐变宽,探测精度逐渐增大, 故而雷达吸收波材料的工作性能也必须随之改善。随着智能隐身概念的提出,人们开始着眼 于将 RAMs 有源化[4],即通过外加控制信号的方式改变 RAMs 的电特性参量,使其适应物理 环境的变化以及雷达发射机所发信号的变化,从而具备与外界环境变化相协调的自适应功能。 例如,使无源 RAMs 典型结构中的电阻层中的电阻可调并加入电抗分量,从而改变阻抗层的 谐振频率。可用于制造有源 RAMs 的材料有很多,例如使用可控导电聚合材料或者光电介质 材料,或者使用分立器件,如半导体二极管等[5]。有源 RAMs 比无源 RAMs 有更好的性能, 其中一个典型代表就是有源的频率选择表面(Frequency Selective Surface,FSS)。

图 1。2 有源微波吸收体及其传输线等效电路

频率选择表面是二维周期准平面结构。早年,为了在 Salisbury 屏的阻抗层中加入电抗分 量,以扩宽其工作带宽,研究人员用 FSS 替代 Salisbury 屏的阻抗层,构成 FSS 吸收体。有源 FSS 结构是指在 FSS 中加入 PIN 二极管,并通过调节 PIN 二极管的偏置电压或偏置电流的方 式来改变其谐振特性。当有源 FSS 吸收体装配于运载工具上时,可有效改善其 RCS,实际使 用时可控制加载二极管,从而控制 FSS 的谐振频率,使其更加适应复杂多变的电磁环境[6]。

另外,上世纪 90 年代,一种利用相位调制的原理设计 RAMs 的理念被提出,这就是所谓的 相位调制表面(Phase Switched Screen,PSS)。

1。1。3 相位调制表面简介

相位调制面是一种基于相位调制技术的新型微波吸收体,它的基本结构类似于一个 Salisbury 屏,由一个或多个有源阻抗层,导体背板以及二者之间的低损耗介质隔片组成。有 源阻抗层是 PSS 的基础组成部分,其阻抗特性可由外加的电信号控制。严格意义上来讲,PSS 并没有吸收入射电磁波的能量,而是对入射信号进行相位调制,将反射信号的电磁能量在频 域上分配到边带上并使其落在雷达接收机通带之外,由此产生平均时间能量谱密度较小的反 射信号,其工作效果可等效为一个微波吸收体。如此一来,PSS 对外的反射率极低,那么目 标就不会被雷达探测到[7]。

相位调制面目前在雷达探测等领域有着极为广泛的应用前景,它不仅具备传统的无源吸 收波材料的特性,可降低目标物体的 RCS,规避雷达探测;同时还可根据控制信号的变化而 呈现不同的对外特性,与外界电磁环境相协调,从而达到干扰或欺骗的目的(目标物体由隐 身模式到非隐身模式的瞬时转换,使回波信号携带错误的多普勒测速信息等)[8]-[10],令反雷 达技术达到现代化,智能化。 

1。2 国内外研究历史及现状

上世纪 90 年代末,英国谢利菲尔德大学射频微波工程学教授 Barry Chambers 和 Alan Tennant 最先提出了相位调制面的概念,对入射信号进行相位调制,把反射信号的时间平均 功率谱密度降低,或重新分配到雷达接收机通带范围之外。

为达此目的,有学者首先考虑利用多普勒效应实现频谱搬移。这种思路的实现方法是设 法令一块金属平面板沿垂直于入射信号波矢量的方向做周期性正弦振动,在这种情况下,假 设入射信号的载波频率为 fc ,则反射信号的频谱是由载波频点 fc 两侧无穷多的旁瓣分量构成

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