基于吸波泡沫和漸變阻抗條復(fù)合加載的邊緣散射抑制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于吸波泡沫和漸變阻抗條復(fù)合加載的邊緣散射抑制方法。本發(fā)明屬于電子材料【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及電磁波邊緣散射抑制結(jié)構(gòu)及其設(shè)計實現(xiàn)。整形：在距離金屬目標(biāo)體前緣,沿長軸方向的0.5-4倍入射波波長處，沿長軸軸線的垂直方向切去金屬目標(biāo)體；然后在整形后的金屬目標(biāo)體上加載吸波泡沫，使其恢復(fù)整形前的外形；最后在吸波泡沫上下表層分別完全覆蓋漸變阻抗條，漸變阻抗條的阻抗從與金屬目標(biāo)體接觸的位置到金屬目標(biāo)體前緣阻抗逐漸變大。本方法能夠有效降低金屬目標(biāo)體的邊緣散射；通過合理調(diào)整吸波泡沫的相對介電常數(shù)，能控制不同極化下的邊緣散射；與目標(biāo)邊緣外延伸阻抗條加載設(shè)計的方法相比，該方法具有一定的機(jī)械強(qiáng)度，易于在實際工程中的應(yīng)用；工藝簡單、可操作性強(qiáng)，易于推廣。
【專利說明】基于吸波泡沬和漸變阻抗條復(fù)合加載的邊緣散射抑制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電子材料【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及電磁波邊緣散射抑制結(jié)構(gòu)及其設(shè)計實現(xiàn)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著探測技術(shù)的發(fā)展，武器裝備在戰(zhàn)場上的生存能力受到嚴(yán)重的威脅，而隱身技術(shù)能夠提升武器裝備的生存能力，在軍事方面受到世界各國重視。探測手段主要包括紅外和雷達(dá)，而雷達(dá)隱身仍然是最重要的一類。雷達(dá)隱身的實現(xiàn)手段主要包括整形設(shè)計、雷達(dá)吸波材料、結(jié)構(gòu)加載、無源對消或有源對消。通過整形優(yōu)化，對雷達(dá)波作用很強(qiáng)的散射源，如鏡面、二面角、腔體等，可以得到有效地控制。這時，原先次要的散射源，如邊緣、縫隙、臺階等，演變?yōu)橹饕纳⑸湓?。要進(jìn)一步降低飛行器的雷達(dá)目標(biāo)特性，需要對這些散射源進(jìn)行相應(yīng)的散射控制處理。邊緣是目標(biāo)體不可避免的部分，因此邊緣散射是一種典型的散射機(jī)制，邊緣散射控制是進(jìn)一步減小目標(biāo)體雷達(dá)散射截面的重要方面。
[0003]通常邊緣散射抑制的實現(xiàn)方式有:外形設(shè)計，對消技術(shù)和有耗材料加載。外形設(shè)計的原理是改變散射波的輻射方向，是一種散射的遷移；對消技術(shù)是通過引入新的散射源，使引入的散射波幅值與原有的散射波相等同時相位相反，實現(xiàn)總散射場的降低，但這2種方法對頻率和方位角有很強(qiáng)的依賴性；有耗材料加載有更大的設(shè)計空間，對頻率和方位角特性較好，并能與外形設(shè)計結(jié)合使用，是邊緣散射抑制的研究重點?，F(xiàn)有技術(shù)中，阻抗條加載是常用的邊緣散射抑制方法，然而這種加載缺乏必要的機(jī)械強(qiáng)度，在實際工程中很難實現(xiàn)應(yīng)用。設(shè)計具有良好散射抑制效果同時具有良好機(jī)械強(qiáng)度的加載處理方法是邊緣散射控制應(yīng)用中一個急需解決的技 術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的發(fā)明目的在于:針對上述存在的問題，提供一種基于吸波泡沫和漸變阻抗條復(fù)合加載的邊緣散射抑制方法。
[0005]其技術(shù)方案:
[0006]步驟一:整形，在距離金屬目標(biāo)體前緣，沿長軸方向的0.5-4倍入射波波長處，沿長軸軸線的垂直方向切去金屬目標(biāo)體；
[0007]步驟二:加載吸波泡沫，在整形后的金屬目標(biāo)體上加載吸波泡沫，使其恢復(fù)整形前的外形；
[0008]步驟三:加載漸變阻抗條，分別在吸波泡沫的上下表層完全覆蓋漸變阻抗條，且吸波泡沫與金屬目標(biāo)體接觸處到目標(biāo)體前緣阻抗逐漸變大。
[0009]所述步驟一的入射波為寬頻時，選用中心頻率對應(yīng)的波長作為入射波波長。
[0010]所述步驟二的吸波泡沫由炭黑浸入到泡沫中得到，其相對介電常數(shù)滿足在2GHz到 18GHz 實部 0.9 ^ ε / ^ 4.5，虛部 0.2 ≤ ε / ≤ 2.0。
[0011]所述步驟三中漸變阻抗條的阻抗變化從吸波泡沫與金屬目標(biāo)體接觸處到目標(biāo)體前緣阻抗逐漸變大。
[0012]通過上述方案不僅使加載部分具有機(jī)械強(qiáng)度，而且利用吸波泡沫和漸變阻抗條復(fù)合加載，保證整個加載部分阻抗體的漸變，有效地抑制邊緣散射。
[0013]基于吸波泡沫和漸變阻抗條復(fù)合加載的邊緣散射抑制方法，應(yīng)用于前緣結(jié)構(gòu)，能有效抑制水平極化邊緣散射，并能保證垂直極化基本不增加且保持低邊緣散射狀態(tài)，最終達(dá)到有效抑制邊緣散射的目的。
[0014]綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是:
[0015]1、利用吸波泡沫和漸變阻抗條復(fù)合加載的方法，有效降低金屬目標(biāo)體的邊緣散射；
[0016]2、通過合理調(diào)整吸波泡沫的相對介電常數(shù)，能控制不同極化下的邊緣散射；
[0017]3、與目標(biāo)邊緣外延伸阻抗條加載設(shè)計的方法相比，該方法具有一定的機(jī)械強(qiáng)度，易于在實際工程中的應(yīng)用；
[0018]4、工藝簡單、可操作性強(qiáng)，易于推廣。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]本發(fā)明將通過例子并參照附圖的方式說明，其中:
[0020]圖1是吸波泡沫的相對介電常數(shù)的頻譜:(a)相對介電常數(shù)實部的頻譜；(b)相對介電常數(shù)虛部的頻譜；
[0021]圖2是矩形金屬板加載吸波泡沫和漸變阻抗條示意圖及坐標(biāo)系說明；
[0022]圖3是矩形金屬板加載前后的雷達(dá)散射截面:(a)水平極化(b)垂直極化；
[0023]圖4是捕圓柱加載吸波泡沫和漸變阻抗條不意圖及坐標(biāo)系說明；
[0024]圖5是橢圓柱加載前后的雷達(dá)散射截面:(a)水平極化(b)垂直極化；
[0025]圖6是三棱柱與圓柱相切復(fù)合而成的結(jié)構(gòu)加載吸波泡沫和漸變阻抗條示意圖及坐標(biāo)系說明；
[0026]圖7是三棱柱與圓柱相切復(fù)合而成的結(jié)構(gòu)加載前后的雷達(dá)散射截面:(a)水平極化(b)垂直極化。
【具體實施方式】
[0027]本說明書(包括任何附加權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個特征只是一系列等效或類似特征中的一個例子而已。
[0028]實施例1:
[0029]對長650mm、寬600mm、高20mm的矩形金屬板加載吸波泡沫和漸變阻抗條。
[0030]設(shè)定入射波頻率為4GHz。矩形金屬板長軸方向距金屬板前緣150mm處，沿長軸的垂直方向切去金屬目標(biāo)體。加載吸波泡沫為樣品I，其相對介電常數(shù)在2GHz到18GHz為1.1≤ε /≤1.8,0.4≤ε /≤1.0,使其恢復(fù)金屬目標(biāo)體原有的外形。吸波泡沫上下表層完全覆蓋漸變阻抗條，漸變阻抗條的阻抗變化遵循線性變化公式RU) = k*x+b，其中k = 6.45，b = -63.5，漸變阻抗條分為15段，x取值依次為10、30、50、70、90、110、130、150、170、190、210、230、250、270、290。其中吸波泡沫與矩形金屬板接觸位置處的阻抗條阻抗最小。入射波在4GHz，φ =0°，0°≤Θ≤45°，水平極化下的裸目標(biāo)的單站RCS平
均值-3.64dBsm，加載后的RCS平均值-18.97dBsm,垂直極化下的裸目標(biāo)的單站RCS平均值-6.2dBsm，加載后的RCS平均值-11.61dBsm。
[0031]通過所述加載設(shè)計方法，水平極化下RCS減縮值15.33dBsm,垂直極化下RCS減縮值5.41dBsm。在垂直極化散射不增加的情況下，有效地降低了水平極化下目標(biāo)的后向散射。
[0032]實施例2:
[0033]對長半軸400mm,短半軸70mm,高600mm的橢圓柱金屬體加載吸波泡沫和漸變阻抗條。
[0034]設(shè)定入射波頻率為4GHz，在橢圓柱長軸方向距離橢圓柱前緣150mm處，沿長軸的垂直方向切去金屬目標(biāo)體。加載吸波泡沫為樣品2，其相對介電常數(shù)在2GHz到18GHz為
0.9≤e/ ^ 1.2,0.2^ ε/≤0.6，使其恢復(fù)目標(biāo)體原有的外形。吸波泡沫上下表層完全覆蓋漸變阻抗條，漸變阻抗條的阻抗變化遵循指數(shù)變化公式R(x)=ea.eb_x其中幅值因子a = 0.05，指數(shù)因子b = 0.06，漸變阻抗條分為15段，x取值依次為5、15、25、35、45、55、65、75、85、95、105、115、125、135、145。其中吸波泡沫與橢圓柱金屬體接觸位置處的阻抗條
阻抗最小。入射波在4GHz，φ =0°，0°≤Θ≤45°，水平極化下的裸目標(biāo)的單站RCS平
均值-1.81dBsm,加載后的RCS平均值-21.66dBsm,垂直極化下的裸目標(biāo)的單站RCS平均值-3.98dBsm，加載后的RCS平均值-16.82dBsm。
[0035]通過所述加載設(shè)計方法,水平極化下RCS減縮值19.85dBsm,垂直極化下RCS減縮值12.84dBsm。不僅水平極化有較低的后向散射，而且有效地降低了目標(biāo)垂直極化下的后向散射。
[0036]實施例3:
[0037]對等腰三棱柱兩腰與圓柱相切復(fù)合而成的金屬目標(biāo)體加載吸波泡沫和漸變阻抗條。三棱柱底面是頂角為33.8°，夾角邊長為583mm的等腰三角形，高為450mm。圓柱半徑為18Ctam,高為450臟。
[0038]設(shè)定入射波頻率為4GHz，在金屬目標(biāo)體長軸方向距離金屬目標(biāo)體前緣150mm處，沿長軸垂直方向切去金屬目標(biāo)體。加載吸波泡沫為樣品3，相對介電常數(shù)在2GHz到18GHz為IK e/ ^4.0,0.4^ ε / < 1.6，使其恢復(fù)目標(biāo)體原有的外形。吸波泡沫上下表層完全覆蓋漸變阻抗條，漸變阻抗條的阻抗變化遵循指數(shù)變化公式R(x)=ea.#Λ其中幅值因子a = 0.05，指數(shù)因子b = 0.03，漸變阻抗條分為15段，X取值依次為10、30、50、70、90、110、130、150、170、190、210、230、250、270、290。其中吸波泡沫與橢圓柱金屬體接觸位置處
的阻抗條阻抗最小。入射波在4GHz，φ =0°，0°≤Θ≤45°，水平極化下的裸目標(biāo)的
單站RCS平均值-9.91dBsm,加載后的RCS平均值-28.03dBsm,垂直極化下的裸目標(biāo)的單站RCS平均值-22.81dBsm，加載后的RCS平均值-29.41dBsm。
[0039]通過所述加載設(shè)計方法，水平極化下RCS減縮值18.12dBsm,垂直極化下RCS減縮值6.6dBsm。在垂直極化散射不增加的情況下，有效地降低了水平極化下目標(biāo)的后向散射。
[0040]本發(fā)明并不局限于前述的【具體實施方式】。本發(fā)明擴(kuò)展到任何在本說明書中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組合。
【權(quán)利要求】
1.基于吸波泡沫和漸變阻抗條復(fù)合加載的邊緣散射抑制方法，其特征在于包括下述步驟: 步驟一:整形，在距離金屬目標(biāo)體前緣，沿長軸方向的0.5-4倍入射波波長處，沿長軸軸線的垂直方向切去金屬目標(biāo)體； 步驟二:加載吸波泡沫，在整形后的金屬目標(biāo)體上加載吸波泡沫，使其恢復(fù)整形前的外形； 步驟三:加載漸變阻抗條，在吸波泡沫上下表層分別完全覆蓋漸變阻抗條，漸變阻抗條的阻抗從與金屬目標(biāo)體接觸的位置到金屬目標(biāo)體前緣阻抗逐漸變大。
2.如權(quán)I所述基于吸波泡沫和漸變阻抗條復(fù)合加載的邊緣散射抑制方法，其特征在于:所述步驟二中吸波泡沫滿足在2GHz到18GHz相對介電常數(shù)實部0.9≤ε /≤4.5，相對介電常數(shù)虛部0.2≤ε /≤2.0。
3.如權(quán)I或權(quán)2所述基于吸波泡沫和漸變阻抗條復(fù)合加載的邊緣散射抑制方法，其特征在于:所述步驟一中整形距離當(dāng)入射波為寬頻時選用中心頻率。
【文檔編號】H01Q15/00GK103985967SQ201410197930
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月12日
【發(fā)明者】魯莉娟, 董晨, 黃陳, 陳海燕, 周佩珩, 梁迪飛, 鄧龍江, 謝建良, 陳良 申請人:電子科技大學(xué)