超宽带天线阵列技术在区域电磁脉冲防护与隐身中的应用研究

超宽带天线阵列技术在区域电磁脉冲防护与隐身中的应用研究，是利用全波计算分析和实验相结合的方法，通过研究超宽带天线及其稀疏阵列的散射机理、阻抗加载方法及其吸波特性、天线及其阵列的脉冲电磁波屏蔽效能以及天线阵列的基本结构优化方法，找出脉冲电磁波透过防护阵列后的传播规律及衰减规律，分析出超宽带稀疏天线阵列对脉冲电磁波的屏蔽效能；设计具有高电磁脉冲吸收能力和大电磁脉冲投射阴影区、并具有小散射的最优超宽带天线阵列，使其在高强度电磁脉冲照射下，其电磁脉冲透过率和反射率都较小。为重点区域防护高能电磁脉冲武器的攻击和电磁隐身提供一种可行的技术手段。使超宽带天线阵列能够减小在一定的区域范围内由于高空核爆炸、高能微波武器等产生的电磁脉冲对重要区域各类设施造成的危害或影响，并且同时能够保护该区域不受敌方对我的电磁侦查，保护重要场所不被暴露。

超宽带天线阵列技术在区域电磁脉冲防护与隐身中的应用研究分析讨论了电磁脉冲时域特性的防护和隐身的参数定义；在进行天线阵列加载方式的探索中，开发了处理各向异性介质问题的并行FDTD算法。在此基础上研究了以下内容：.1)振子阵列天线的脉冲防护和隐身研究. 研究了振子阵列天线单元的散射特性，利用时域有限差分方法(FDTD)对无加载、均匀分布加载和渐变分布加载的偶极天线的脉冲散射特性进行计算仿真，分析了偶极天线端接阻抗情况下的散射特性。研究了线型、L-型、Z-型、U-型偶极天线，脉冲垂直照射时，后向散射场波形和能量方向图。.分析了直线形振子竖阵排列和交叉排列以及U形振子交叉排列的阵列天线的散射特性。利用各向异性介质完全匹配层技术，分别计算了馈电点负载匹配时无加载和分段非均匀加载情况下的阵列天线时域散射特性。结果发现相对于纯金属平面或通常使用的平行无加载的阵列天线，后向峰值减小26.8dB和23dB。U形交叉排列的阵列天线有很强的防护和隐身能力。.2)宽带人工磁导体反射屏研究. 通过讨论反射屏设计的相位差条件，根据有效相位差，设计出在垂直入射方向上单站RCS的较大缩减反射屏。尝试了多种AMC结构面的反射相位带隙分析，选取了方环和圆作为AMC结构的表面单元，成功设计出了一个宽频带的AMC反射屏，并且具有良好的角度稳定性。在15GHz- 40GHz的范围内，垂直方向上的单站RCS有效缩减低于-10dB。.3)EMP时域测量系统研究. 研制了时域测量系统包括电磁脉冲电场探头校准装置和辐射场脉冲时域测量校准装置两部分，可以分别满足高能电磁脉冲近场或源场的测量探头的校准需要以及远场电磁脉冲测量系统标定的需要。对于现有高能脉冲辐射天线，为了提高脉冲辐射功率，进行了改进的设计。. 研究工作总体上达到了预期的目标，阵子阵列天线的防护和隐身特性研究为阵子阵列天线的设计提供了参考依据，宽带人工磁导体的研究可用于宽带雷达天线罩的设计，脉冲电磁场时域测量方法，已经应用于了电磁脉冲探测器的标定校准过程。该项目的研究对于脉冲防护和隐身以及电磁脉冲的测量技术提供了可靠的设计参考。