[發明專利]寬帶RCS縮減漫反射結構及其設計方法

在審

• 申請號: 202011404826.6
• 申請日: 2020-12-05
• 公開（公告）號: CN112736486A
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發明（設計）人: 丁大志;呂宇康;陳如山;樊振宏
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: H01Q15/14
• 分類號: H01Q15/14;G06F30/27;G06N3/12
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 陳鵬

本發明公開了一種寬帶RCS縮減漫反射結構及其設計方法，該結構由16種不同高度H與金屬環邊長L的漫反射單元組成，各參數由遺傳算法優化得出，并經過CST軟件仿真得到了驗證，經驗證，在2?12GHz均能能夠實現?10dB的RCS縮減，同時在±40°以內的斜入射情況下漫反射結構仍能正常工作，實現?10dB的縮減，相對于同類型的RCS縮減漫反射結構，不僅具有更寬的帶寬，且實現了寬角入射下的良好吸波效果。

技術領域

本發明涉及RCS縮減技術領域，特別是一種寬帶RCS縮減漫反射結構及其設計方法。

背景技術

雷達散射截面是定量表征目標散射特性的物理量，目標在入射雷達波照射時呈現的等效的散射面積?，F代戰爭中，隱身和反隱身技術成為各個軍事強國爭相發展的技術。

傳統漫反射結構設計由于可變單元少，可以疊加的相位少，導致設計靈活度低，始終沒有實現寬帶的RCS縮減，基于傳統漫反射結構設計的超表面所能實現的倍頻集中在2-3個倍頻程。實際戰場雷達都有超寬帶的探測能力，傳統方法設計的隱身超材料難以滿足日趨成熟的雷達探測技術。

發明內容

本發明的目的在于提供一種寬帶RCS縮減漫反射結構及其設計方法。

實現本發明目的的技術解決方案為：一種寬帶RCS縮減漫反射結構，所述寬帶RCS縮減漫反射結構由16個子陣組成，每個子陣由N*N個相同方環型單元組成，去掉每個子陣中間一個單元的貼片；寬帶RCS縮減漫反射結構為三層復合結構，由上到下分為上層金屬貼片，中間介質基板以及底層金屬層。

一種寬帶RCS縮減漫反射結構設計方法，包括以下步驟：

步驟1、仿真漫反射結構單元，分別得到在3種不同高度H，9種不同金屬環邊長L下漫反射結構單元的相位數據，將一共27組相位信息作為輸入數據；

步驟2、將各頻點下RCS縮減值之和作為評估標準，利用遺傳算法優化出一組最優的組合，得到P個單元的高度H與金屬環邊長L；

步驟3、將每個子陣作為單元，生成隨機陣列，通過優化子陣排布來降低斜入射情況下的雙站RCS；選擇將相同厚度的子陣排放在一起，隨機分布100～500次后，選擇雙穩態散射特性最小的布局來構建RCS縮減漫反射結構；

步驟4、利用CST軟件對算法得出的結果進行仿真優化，最終加工得到所需的漫反射結構。

本發明與現有技術相比，其顯著優點為：(1)極大擴展了利用漫反射結構實現RCS縮減所能達到的帶寬，在2-12GHz六個倍頻程下均能實現-10dB的RCS縮減；(2)充分考慮了斜入射情況下的雙站RCS吸收能力，在40°斜入射下仍能很好的吸收入射波；(3)相對于普通吸波材料，在2GHz的低頻下可以實現0.11λ的剖面高度H；(4)使用基于遺傳算法的漫反射RCS縮減結構，單元具有不同高度H與方環邊長L，從而具有一共27種可變相位，使得在寬頻段內均有豐富的調控能力；其設計的方便性，最終實現的超寬倍頻程RCS縮減能力，在隱身領域具有巨大的發展潛能和重要的研究價值。

附圖說明

圖1是本發明中遺傳算法的流程圖。

圖2(a)～圖2(b)是本發明中漫反射RCS縮減結構的單元模型圖，其中圖2(a)為俯視圖，圖2(b)為斜視圖。

圖3(a)～圖3(c)是本發明中相位相消結構的三種厚度結構圖，其中圖3(a)為厚度為16.5mm結構，圖3(b)為厚度為5.5mm結構，圖3(c)為厚度為11mm結構。

圖4(a)～圖4(b)是本發明中相位相消結構的陣列模型圖,其中圖4(a)為俯視圖，圖4(b)為斜視圖。

圖5(a)～圖5(c)是本發明中RCS縮減結果，其中圖5(a)為單站垂直入射仿真與測試結果對比，圖5(b)為雙站20°斜入射仿真與測試結果對比，圖5(c)為雙站40°斜入射仿真與測試結果對比結果。