基于吸波泡沫和渐变阻抗条复合加载的边缘散射抑制方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于吸波泡沫和渐变阻抗条复合加载的边缘散射抑制方法。本发明属于电子材料【技术领域】，特别涉及电磁波边缘散射抑制结构及其设计实现。整形：在距离金属目标体前缘,沿长轴方向的0.5-4倍入射波波长处，沿长轴轴线的垂直方向切去金属目标体；然后在整形后的金属目标体上加载吸波泡沫，使其恢复整形前的外形；最后在吸波泡沫上下表层分别完全覆盖渐变阻抗条，渐变阻抗条的阻抗从与金属目标体接触的位置到金属目标体前缘阻抗逐渐变大。本方法能够有效降低金属目标体的边缘散射；通过合理调整吸波泡沫的相对介电常数，能控制不同极化下的边缘散射；与目标边缘外延伸阻抗条加载设计的方法相比，该方法具有一定的机械强度，易于在实际工程中的应用；工艺简单、可操作性强，易于推广。
【专利说明】基于吸波泡沬和渐变阻抗条复合加载的边缘散射抑制方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电子材料【技术领域】，特别涉及电磁波边缘散射抑制结构及其设计实现。
【背景技术】
[0002]随着探测技术的发展，武器装备在战场上的生存能力受到严重的威胁，而隐身技术能够提升武器装备的生存能力，在军事方面受到世界各国重视。探测手段主要包括红外和雷达，而雷达隐身仍然是最重要的一类。雷达隐身的实现手段主要包括整形设计、雷达吸波材料、结构加载、无源对消或有源对消。通过整形优化，对雷达波作用很强的散射源，如镜面、二面角、腔体等，可以得到有效地控制。这时，原先次要的散射源，如边缘、缝隙、台阶等，演变为主要的散射源。要进一步降低飞行器的雷达目标特性，需要对这些散射源进行相应的散射控制处理。边缘是目标体不可避免的部分，因此边缘散射是一种典型的散射机制，边缘散射控制是进一步减小目标体雷达散射截面的重要方面。
[0003]通常边缘散射抑制的实现方式有:外形设计，对消技术和有耗材料加载。外形设计的原理是改变散射波的辐射方向，是一种散射的迁移；对消技术是通过引入新的散射源，使引入的散射波幅值与原有的散射波相等同时相位相反，实现总散射场的降低，但这2种方法对频率和方位角有很强的依赖性；有耗材料加载有更大的设计空间，对频率和方位角特性较好，并能与外形设计结合使用，是边缘散射抑制的研究重点。现有技术中，阻抗条加载是常用的边缘散射抑制方法，然而这种加载缺乏必要的机械强度，在实际工程中很难实现应用。设计具有良好散射抑制效果同时具有良好机械强度的加载处理方法是边缘散射控制应用中一个急需解决的技 术问题。
【发明内容】
[0004]本发明的发明目的在于:针对上述存在的问题，提供一种基于吸波泡沫和渐变阻抗条复合加载的边缘散射抑制方法。
[0005]其技术方案:
[0006]步骤一:整形，在距离金属目标体前缘，沿长轴方向的0.5-4倍入射波波长处，沿长轴轴线的垂直方向切去金属目标体；
[0007]步骤二:加载吸波泡沫，在整形后的金属目标体上加载吸波泡沫，使其恢复整形前的外形；
[0008]步骤三:加载渐变阻抗条，分别在吸波泡沫的上下表层完全覆盖渐变阻抗条，且吸波泡沫与金属目标体接触处到目标体前缘阻抗逐渐变大。
[0009]所述步骤一的入射波为宽频时，选用中心频率对应的波长作为入射波波长。
[0010]所述步骤二的吸波泡沫由炭黑浸入到泡沫中得到，其相对介电常数满足在2GHz到 18GHz 实部 0.9 ^ ε / ^ 4.5，虚部 0.2 ≤ ε / ≤ 2.0。
[0011]所述步骤三中渐变阻抗条的阻抗变化从吸波泡沫与金属目标体接触处到目标体前缘阻抗逐渐变大。
[0012]通过上述方案不仅使加载部分具有机械强度，而且利用吸波泡沫和渐变阻抗条复合加载，保证整个加载部分阻抗体的渐变，有效地抑制边缘散射。
[0013]基于吸波泡沫和渐变阻抗条复合加载的边缘散射抑制方法，应用于前缘结构，能有效抑制水平极化边缘散射，并能保证垂直极化基本不增加且保持低边缘散射状态，最终达到有效抑制边缘散射的目的。
[0014]综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是:
[0015]1、利用吸波泡沫和渐变阻抗条复合加载的方法，有效降低金属目标体的边缘散射；
[0016]2、通过合理调整吸波泡沫的相对介电常数，能控制不同极化下的边缘散射；
[0017]3、与目标边缘外延伸阻抗条加载设计的方法相比，该方法具有一定的机械强度，易于在实际工程中的应用；
[0018]4、工艺简单、可操作性强，易于推广。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中:
[0020]图1是吸波泡沫的相对介电常数的频谱:(a)相对介电常数实部的频谱；(b)相对介电常数虚部的频谱；
[0021]图2是矩形金属板加载吸波泡沫和渐变阻抗条示意图及坐标系说明；
[0022]图3是矩形金属板加载前后的雷达散射截面:(a)水平极化(b)垂直极化；
[0023]图4是捕圆柱加载吸波泡沫和渐变阻抗条不意图及坐标系说明；
[0024]图5是椭圆柱加载前后的雷达散射截面:(a)水平极化(b)垂直极化；
[0025]图6是三棱柱与圆柱相切复合而成的结构加载吸波泡沫和渐变阻抗条示意图及坐标系说明；
[0026]图7是三棱柱与圆柱相切复合而成的结构加载前后的雷达散射截面:(a)水平极化(b)垂直极化。
【具体实施方式】
[0027]本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
[0028]实施例1:
[0029]对长650mm、宽600mm、高20mm的矩形金属板加载吸波泡沫和渐变阻抗条。
[0030]设定入射波频率为4GHz。矩形金属板长轴方向距金属板前缘150mm处，沿长轴的垂直方向切去金属目标体。加载吸波泡沫为样品I，其相对介电常数在2GHz到18GHz为1.1≤ε /≤1.8,0.4≤ε /≤1.0,使其恢复金属目标体原有的外形。吸波泡沫上下表层完全覆盖渐变阻抗条，渐变阻抗条的阻抗变化遵循线性变化公式RU) = k*x+b，其中k = 6.45，b = -63.5，渐变阻抗条分为15段，x取值依次为10、30、50、70、90、110、130、150、170、190、210、230、250、270、290。其中吸波泡沫与矩形金属板接触位置处的阻抗条阻抗最小。入射波在4GHz，φ =0°，0°≤Θ≤45°，水平极化下的裸目标的单站RCS平
均值-3.64dBsm，加载后的RCS平均值-18.97dBsm,垂直极化下的裸目标的单站RCS平均值-6.2dBsm，加载后的RCS平均值-11.61dBsm。
[0031]通过所述加载设计方法，水平极化下RCS减缩值15.33dBsm,垂直极化下RCS减缩值5.41dBsm。在垂直极化散射不增加的情况下，有效地降低了水平极化下目标的后向散射。
[0032]实施例2:
[0033]对长半轴400mm,短半轴70mm,高600mm的椭圆柱金属体加载吸波泡沫和渐变阻抗条。
[0034]设定入射波频率为4GHz，在椭圆柱长轴方向距离椭圆柱前缘150mm处，沿长轴的垂直方向切去金属目标体。加载吸波泡沫为样品2，其相对介电常数在2GHz到18GHz为
0.9≤e/ ^ 1.2,0.2^ ε/≤0.6，使其恢复目标体原有的外形。吸波泡沫上下表层完全覆盖渐变阻抗条，渐变阻抗条的阻抗变化遵循指数变化公式R(x)=ea.eb_x其中幅值因子a = 0.05，指数因子b = 0.06，渐变阻抗条分为15段，x取值依次为5、15、25、35、45、55、65、75、85、95、105、115、125、135、145。其中吸波泡沫与椭圆柱金属体接触位置处的阻抗条
阻抗最小。入射波在4GHz，φ =0°，0°≤Θ≤45°，水平极化下的裸目标的单站RCS平
均值-1.81dBsm,加载后的RCS平均值-21.66dBsm,垂直极化下的裸目标的单站RCS平均值-3.98dBsm，加载后的RCS平均值-16.82dBsm。
[0035]通过所述加载设计方法,水平极化下RCS减缩值19.85dBsm,垂直极化下RCS减缩值12.84dBsm。不仅水平极化有较低的后向散射，而且有效地降低了目标垂直极化下的后向散射。
[0036]实施例3:
[0037]对等腰三棱柱两腰与圆柱相切复合而成的金属目标体加载吸波泡沫和渐变阻抗条。三棱柱底面是顶角为33.8°，夹角边长为583mm的等腰三角形，高为450mm。圆柱半径为18Ctam,高为450臟。
[0038]设定入射波频率为4GHz，在金属目标体长轴方向距离金属目标体前缘150mm处，沿长轴垂直方向切去金属目标体。加载吸波泡沫为样品3，相对介电常数在2GHz到18GHz为IK e/ ^4.0,0.4^ ε / < 1.6，使其恢复目标体原有的外形。吸波泡沫上下表层完全覆盖渐变阻抗条，渐变阻抗条的阻抗变化遵循指数变化公式R(x)=ea.#Λ其中幅值因子a = 0.05，指数因子b = 0.03，渐变阻抗条分为15段，X取值依次为10、30、50、70、90、110、130、150、170、190、210、230、250、270、290。其中吸波泡沫与椭圆柱金属体接触位置处
的阻抗条阻抗最小。入射波在4GHz，φ =0°，0°≤Θ≤45°，水平极化下的裸目标的
单站RCS平均值-9.91dBsm,加载后的RCS平均值-28.03dBsm,垂直极化下的裸目标的单站RCS平均值-22.81dBsm，加载后的RCS平均值-29.41dBsm。
[0039]通过所述加载设计方法，水平极化下RCS减缩值18.12dBsm,垂直极化下RCS减缩值6.6dBsm。在垂直极化散射不增加的情况下，有效地降低了水平极化下目标的后向散射。
[0040]本发明并不局限于前述的【具体实施方式】。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。
【权利要求】
1.基于吸波泡沫和渐变阻抗条复合加载的边缘散射抑制方法，其特征在于包括下述步骤: 步骤一:整形，在距离金属目标体前缘，沿长轴方向的0.5-4倍入射波波长处，沿长轴轴线的垂直方向切去金属目标体； 步骤二:加载吸波泡沫，在整形后的金属目标体上加载吸波泡沫，使其恢复整形前的外形； 步骤三:加载渐变阻抗条，在吸波泡沫上下表层分别完全覆盖渐变阻抗条，渐变阻抗条的阻抗从与金属目标体接触的位置到金属目标体前缘阻抗逐渐变大。
2.如权I所述基于吸波泡沫和渐变阻抗条复合加载的边缘散射抑制方法，其特征在于:所述步骤二中吸波泡沫满足在2GHz到18GHz相对介电常数实部0.9≤ε /≤4.5，相对介电常数虚部0.2≤ε /≤2.0。
3.如权I或权2所述基于吸波泡沫和渐变阻抗条复合加载的边缘散射抑制方法，其特征在于:所述步骤一中整形距离当入射波为宽频时选用中心频率。
【文档编号】H01Q15/00GK103985967SQ201410197930
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年5月12日 优先权日:2014年5月12日
【发明者】鲁莉娟, 董晨, 黄陈, 陈海燕, 周佩珩, 梁迪飞, 邓龙江, 谢建良, 陈良 申请人:电子科技大学