不同单元FSS对雷达吸波材料特性影响的对比

张清 田俊霞 张庆东

摘要 本次研究设计了中心频率一样的圆环、Y孔、以及十字这三种平常比较多见的单元FSS（频率选择表面）结构，分别把这三种单元的FSS放置在雷达吸波材料中构成复合吸波架构。使用谱域法对这三种不同的复合吸波架构进行仿真，以研究探讨不同单元FSS对雷达吸波材料特性的影响。实验研究的结果表明，不同单元的FSS对于雷达吸波材料可以起到明显的改善效果，通过调整与其相关的参数值可以得到相关的复合吸波结构，从而促进不同单元FSS在吸波材料中的应用，为比较多见的单元频率选择表明在吸波材料中的应用提供了比较有价值的参考依据。

【关键词】FSS 雷达吸波材料 特性影响

1 引言

使用雷达吸波材料对探测雷达波隐身是目前我国实现军事目标特别是飞行器突防、提高作战效果的重要手段。因此，吸波频带宽度已经成为吸波材料研究者关注的重点。对于探测雷达波的隐身，就目前我国的科技水平发展来看，可以采取的方法有很多种，例如外形隐身技术，隐身材料技术等。在飞机、巡航导弹等飞行器上应用雷达吸波材料是目前阶段实现隐身比较有效的措施之一。

2 谱域法

FSS结构的分析方法有多种，本次研究主要采用谱域法对含有FSS的吸波结构进行分析。设M是入射电磁场在单元中引起的等效磁流密度，则场点r处的散射磁场可表示为如下：

3 数值结果

3.1 FSS复合pA波结构

本文设计了如下三种单元FSS结构。衬底厚度均为为3mm，介电常数为1 008，把三种单元FSS的中心频率设计为13.5GHz，单元按正方形排列，周期为lOmm，圆环单元半径F3.34mm，缝宽w=0.6mm;十字单元臂长L=4.lmm，臂宽w=0.62mm;Y单元臂长L=4.8mm，缝宽w=0.5mm，如图1所示。

把所设计的三种单元FSS结构复合到吸波材料中，结构如图2所示。

3.2 吸波材料及特性

表1给出了FSS复合吸波结构与吸波材料的谐振频率、反射率及-7dB带宽对比结果。可以得出结论，与单纯吸波材料比，不管是哪种FSS复合吸波结构都拓展了吸波带宽，都可以使谐振频率产生漂移。如表1所示。

三种单元FSS的中心频率设计为13.5GHz，复合到吸波材料中后，其谐振频率向高频方向转移，且十字单元的FSS偏移最明显，圆环单元FSS的谐振频率偏移最不明显。从对反射率造成的影响来看，圆环单元的FSS作用比较明显，降低了2 3，其次是十字单元，降低了0.3，而Y孔单元却增加了1.2dB。对于吸波带宽所造成的影响，Y孔单元的FSS作用比较明显，而圆环单元的作用影响最小。

4 结论

为了研究不同单元FSS对吸波材料吸波特性的影响，本次研究设计了中心频率相同的三种单元FSS，利用谱域法对三种单元FSS复合吸波结构的特性进行了仿真研究，并将其与雷达吸波材料的特性进行了对比，给出了单元尺寸和单元周期对吸波材料特性的影響。从研究所得的结果可以看出，不管是哪种单元FSS，都会对雷达吸波材料的特性造成较大的影响;在改善雷达吸波材料吸波带宽上，Y孔单元FSS所取得的效果较好;在降低谐振频率漂移及反射上，圆环单元FSS所取得的效果较好;综上所述，不同单元的FSS对于雷达吸波材料可以起到明显的改善效果。

参考文献

[1]王艳红，不同单元FSS对雷达吸波材料特性影响的对比研究[J].长春理工大学学报（自然科学版），2013，36 （01）： 84-86.

[2]喻易强，王龙，张晓燕等，嵌入频率选择表面的Salisbury吸波屏设计[J]，电子元件与材料，2015 （06）： 82-86.