基于水体辐射器的短波天线隐身方法研究

The stealth of traditional metal antenna used in short-wave hopping communication is difficult to realize for its large size. The short-wave antenna radiator formed by injection water can be set up quickly by switching on the injection system when it is needed for communication,and be removed by switching off the system for stealth. At the same time,high gain in a wide-band can be obtained by reconstrucion of the antenna via controlling the injection water. Therefore, the project focuses on the research of the short-wave antenna based on the water radiator. Firstly,the electromagnetic radiation mechanism using injection water is analyzed.The main characteristics of the water radiator are calculated, such as its radiation pattern,gain and input impedance etc.,and the change of the characteristics with the shape of the water radiator is analyzed. Secondly, the basic construction of the water antenna and its design method are discussed by studing the isolation techniques,the feeding method, the matching method and the stealth technique.Finally, based on the control of the injection water and the wide-band matching network, the antenna reconfiguration technique is analyzed. Based on the above,the stealth method of short-wave antenna formed by the reconfigurable water radiator can be obtained.

用于短波跳频通信的传统金属天线尺寸庞大、隐身困难。利用喷射水体构成短波天线辐射器,可通过开启喷射水体快速建立天线进行通信,也可通过关闭喷射水体迅速撤除天线实现隐身，同时还可借助对喷射水体的控制实现天线的宽频带高增益重构。项目对基于水体辐射器的短波天线开展研究。首先研究利用喷射水流进行电磁能量辐射的工作原理，计算喷射水流作为辐射器时的辐射方向图、增益、输入阻抗等基本特性参数，分析其变化规律；然后研究基于喷射水流的水体短波天线基本结构和设计方法，探索可行的水体隔离方法、馈电方法、匹配方法、隐身方法等；最后研究基于喷射水体控制和宽频匹配网络设计的天线重构技术，完成基于可重构水体辐射器的短波天线隐身方法研究。

传统金属短波天线尺寸庞大、隐身困难。项目研究利用喷射水体构成短波天线的设计技术。该类天线可通过开启喷射水体快速建立天线进行通信,也可通过关闭喷射水体迅速撤除天线实现隐身，同时还可借助对喷射水体的控制实现天线的宽频带高增益重构。.项目按照基础理论研究、设计方法研究、实验测试研究三个步骤逐步开展，所获得主要成果如下：（1）对基于水体构建天线并利用喷射高度进行重构的过程进行了计算和验证，分析了不同频率不同高度水体辐射器天线的辐射方向图和输入阻抗等，给出了通过高度调整进行工作频段重构的仿真结果，同时还分析了水体倾斜和断裂对天线的影响。（2）基于简化实频法和非福斯特电路两种方法研究了对水体天线的宽带匹配技术，并提出对应的改进技术。利用该技术，以水体天线输入阻抗为匹配目标，项目给出了同时可满足多种喷射高度水体天线宽带匹配的匹配网络设计结果。（3）以瑞利-普拉托不稳定性理论为基础，结合流体力学相关理论，分析了水体天线的喷射规律，给出了针对喷射有效高度的控制理论和方法。（4）基于电流探头及其等效电路分析, 给出了非接触耦合馈电的基本理论和实现方法，并提出了改进方案。以上述研究为基础，项目给出了喷射水体天线系统的设计方案，并通过对简化模型的实验测试验证了天线的接收特性。. 通过本项目的开展，形成了基于水体构造可重构天线的基础理论和基本设计技术，其成果可向实用技术转化。项目同时还对在可重构天线和隐身设计中通用的散射计算技术等开展研究。项目申请专利2项，发表论文9篇，SCI检索4篇。EI检索7篇，培养研究生4名。完成了预期目标。