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天线罩主要用于保护内部设备, 核心功能是实现电磁波的高效透过[1–5]. 从隐身技术的角度来看, 天线罩本身就是主要的散射源, 如何抑制其传输频带之外的反射波是降低目标雷达散射截面(RCS)的关键[6], 最常用的方法之一是借助频率选择表面(FSS)的空间滤波特性将带外回波散射至非威胁方向[7,8], 但这种方法依赖于特殊外形, 在平面类天线罩结构中应用受限[3–5,7,8]. 为克服这一限制, 研究者在FSS上层叠各类吸波材料, 如块状电阻[9–13]、电阻片[14–16]或铁氧体[17,18], 通过损耗效应实现带外宽带吸波效果[19–27], 但与此同时, 由于在天线罩中引入了损耗介质, 会导致天线罩透波率降低或透射带宽变窄[9,14,15,17]. 因此, 迫切需要一种有效方法可以克服特殊外形及损耗介质引入插损等限制, 实现天线罩的带内高透波和带外高隐身.
近年来, 散射相消机制为低RCS天线罩的设计提供了新思路[28–35]. 该类材料采用平面化布局, 通过不同结构单元的排布, 在特定区域间形成相位差, 从而将反射能量重新分布至非镜面方向, 实现RCS的有效抑制[29–32]. 基于该机制的天线罩对电磁波损耗极小, 不影响其带内传输性能与工作带宽[36–40]. 此外, 该结构具备平面化特点, 设计与制造相对简单. 但是, 目前该类设计方案缺乏与复合材料的一体化集成研究, 实现带外宽带RCS缩减与带内高效透波仍然颇具挑战.
本文提出了一种复合材料天线罩的设计与制造方法, 可有效实现天线罩带外宽带RCS缩减与带内高效透波. 首先设计了一种带通天线罩结构, 为了兼顾带内高透波与带外RCS缩减, 在其顶部引入各向异性的FSS层, 并通过对两种FSS结构单元的空间排布构建棋盘型布局的超表面平面结构. 然后, 通过电磁仿真分析天线罩的RCS与传输特性, 并结合能量分布与三维散射谱验证了散射相消机制的有效性. 按照设计方案加工了FSS层、复合材料面板及泡沫, 并通过黏接工艺制备复合材料原理样件; 采用自由空间法测试了天线罩的反射与透波性能, 实验结果与仿真结果高度一致, 验证了基于散射相消机制的带内透波、带外宽频RCS缩减天线罩的设计及制造方法可行性.
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考虑到具有电大尺寸的超表面平板, 该平板由两个区域组成, 分别定义为区域0和区域1. 区域0和区域1由其单元结构周期排列而成, 如图1(a), (b)所示. 当电磁波垂直入射到平板表面时, 其带外RCS可表示为[40]
其中, S, Ar和φr分别代表区域0和区域1的面积、反射幅值及反射相位; Ar0, Ar1分别表示单元0与单元1的带外反射幅值, 取值范围0≤ Ar ≤ 1, Ar = 1对应全反射. 通过比较相同尺寸的金属板的RCS, 可以得出平板的带外RCS缩减为
其中, f = S0/(S0+S1)表示区域0在超表面总面积中所占比例, 即面积分数; Δφr = φr1 – φr0是区域0和区域1之间的反射相位差. 当Δφr = 180°时, 两区域的反射波在镜面方向反相相消, 实现最大RCS缩减. 根据(2)式, 可通过调整反射率Ar0和Ar1、反射相位差Δφr以及面积分数f来调整天线罩带外RCS缩减性能.
同理, 对于带内透波率:
其中, At0, At1分别表示单元0与单元1的带内透射幅值, 取值范围0 ≤ At ≤ 1, At = 1对应全透射; Δφt = φt1 – φt0表示区域0和区域1之间的透射相位差. 当Δφt = 0°时, 两区域的反射波在镜面方向同相, 实现最佳透波. 具体而言, 利用(2)式和(3)式可获得最大RCS缩减和透波率:
对于(4)式, 假设区域单元0和区域单元1在带外具有高的带外反射幅值(Ar0 ≈ Ar1 ≈ 1), 同时在带内具有高的透射幅值(At0 ≈ At1 ≈ 1). 本研究将区域0和区域1沿二维平面相间排布, 如图1(c)所示, 区域面积分数f = 0.5. 在该条件下, 满足最佳带内RCS缩减和高透波率的条件可进一步修改为
根据(2)式和(3)式, 可得到相位差Δφr和Δφt应符合以下条件:
其中, σ和ρ是RCS缩减和透波的线性值. 从(6)式可以看出, 当区域0或区域1的面积占比为0.5, Ar0, Ar1, At0和At1均为1时, 为满足σ大于10 dB和透波率小于1 dB的设计要求, 反射相位差Δφr和透射相位差Δφt应在180º±37º和0º±51º范围内[36].
综上, 散射相消机制的核心物理过程可归纳为: 将天线罩表面划分为面积相等的两类子区域(区域0和区域1), 当电磁波垂直入射时, 若两类子区域的反射率幅值接近相等, 且反射相位相差约180°, 则二者产生的反射波在镜面方向等幅反相叠加, 相互抵消; 而在非镜面方向, 由于路径差导致相位关系改变, 反射波得以保留并形成4束偏转波束. 由此, 镜面方向的RCS被显著抑制, 入射能量被重新导向至非威胁方向. 对于透波频段, 则要求两区域的传输相位保持一致(相位差约0°), 以确保透射波能够同相叠加、高效透过.
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本文提出的超表面天线罩为多层复合结构, 包括复合材料面板、频选层、泡沫芯材及胶黏剂. 其中, 频选层采用印刷电路板工艺制备[34], 如图2(a)—(c)所示, 包括各向异性、缝隙及贴片FSS; 为最大限度降低材料损耗对透波性能的影响, 选择介电性能优异的聚酰亚胺薄膜和聚苯醚薄膜作为FSS的介质基底, 其上覆有厚度为0.017 mm的铜箔用于电路刻蚀. 表层的石英纤维复合材料面板通过真空辅助(VARI)工艺[27]制备, 厚度为0.7 mm, 如图2(d)所示. 成型具体步骤如下: 在石英纤维预成型体上依次铺敷脱模布、导流网和导流管, 然后采用真空袋进行密封; 将环氧树脂与固化剂按质量比5∶1进行混合, 在真空压力下, 树脂充分浸渍纤维预成型体; 浸渍完成后, 将复合材料面板置于60 ℃, 900 mbar (1 bar = 105 Pa)真空度的烘箱中固化2 h. 天线罩的芯层采用低介电常数的聚甲基丙烯酰亚胺(PMI)泡沫, 密度为110 g/cm3.
采用黏接工艺[28]成型典型样件. 首先, 按照图2(e)中顺序进行各层材料的组合叠放; 然后将树脂与空心玻璃微球按质量比50∶1混合制成的低介电胶黏剂均匀涂覆在各层材料表面, 保证各层黏接稳定; 铺层结束后, 在预成型体表面覆盖透气毡, 整体采用真空袋进行封装并进行固化(图2(f)), 真空压力有助于排除各层材料之间多余树脂及内部气泡, 提升层间黏接质量; 固化完成后, 通过水刀切割得到最终样件, 尺寸为253 mm×253 mm, 总厚度为25.3 mm. 样品制备所用材料详细信息见表1. 该制备样件即为后续用于仿真与实测分析的天线罩原型.
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本文首先设计了一种能够在10 GHz附近透波并在带外反射的带通天线罩, 结构如图3所示, 其基础带通单元由两层贴片FSS与一层缝隙FSS构成, 均蚀刻在聚苯醚薄膜上, FSS层之间的泡沫厚度为h1, 结构的顶部和底部均为石英纤维复合材料, 厚度为h2, 用于保护内部FSS功能层和泡沫芯材. 带通天线罩单元的周期为p, 贴片的边长为l1, 栅宽为w1.
为研究该带通天线罩的电磁响应特性, 采用CST仿真软件进行了电磁仿真[27–29]. 仿真中, 电场与磁场沿x和y方向被激励, 在x和y方向设置单元边界条件, 在z方向设置开放边界条件. 电磁波以垂直入射方式照射天线罩, 图4为该带通天线罩的反射率与透波率. 结果表明, 入射波在8—12 GHz频段内可实现有效传输(损耗低于0.5 dB), 在4—6 GHz与13—18 GHz频段则呈现反射特性. 由此, 图3所描述的带通型电磁响应得以实现.
为实现带外RCS减缩, 我们在带通天线罩顶部增加了一层各向异性FSS, 带通天线罩与各向异性FSS之间的泡沫芯层厚度为h3, 在FSS顶部依次铺设了厚度为h4的泡沫和厚度为h2的石英纤维复合材料面板, 由此成功构建了隐身天线罩的结构单元, 如图5(a)所示. 图5(b)展示了在聚酰亚胺薄膜上蚀刻各向异性铜图案所形成的FSS结构几何细节. 该结构由沿x和y方向布置的直导线构成, 并在导线中段分别嵌入了长度为lx1和ly1的多节枝节线, 枝节线之间的间距为g, FSS导线的宽度为w. FSS单元两端沿x和y方向的导线长度分别为2lx2和2ly2, 枝节线到FSS单元末端的距离则分别为lx3和ly3.
采用参数扫描法[29]通过仿真优化, 获得了具备合适几何参数的FSS构型, 其单元结构的具体参数值列于表2. 需要说明的是, 上述参数值并未进行全局优化, 因此可能存在其他参数同样能够满足隐身天线罩的设计要求.
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由于FSS采用各向异性铜图案结构, 当电场沿x和y方向激发时, 该天线罩单元呈现不同的电磁响应特性. 为便于清晰描述, 将图5(a)所示结构定义为单元0, 将其绕z轴旋转90°后得到的新型结构定义为单元1. 图6(a)插图中分别绘制了两个单元顶部FSS的取向示意图. 可以看到, 单元0与单元1主体结构相同而仅顶部FSS取向不同. 当电场沿同一方向激发时, 由于结构各向异性, 单元0和单元1具有不同的电磁响应. 图6(a)进一步展示了两个单元的线性反射率, 在4—6 GHz与14—18 GHz频段, 单元0与单元1的反射幅值Ar0与Ar1均大于0.8, 表明二者在此范围内具有带外反射特性. 如图6(b)所示, 在8—12 GHz频率范围内, 透波幅值At0与At1均高于0.9, 说明在该频段内大部分入射波可透射进入结构内部. 如图6(c)所示, 受谐振效应引起的相位突变影响[29], 单元0与单元1在4—6 GHz与14—18 GHz频段表现出不同的反射相位, 因此可利用两单元间的反射相位差实现带外RCS的减缩. 此外, 如图6(d)所示, 在8—12 GHz频带内, 两单元的传输相位φt0与φt1基本一致, 故带内相位延迟对天线实际工作的影响可忽略不计.
将单元0与单元1的反射率、透波率及相位代入(2)式和(3)式, 计算得到了由该两种单元构成的天线罩的RCS缩减值与透波率, 结果分别如图7(a), (b)所示. 图7(a)表明, 在面积分数f分别为0.4, 0.5与0.6时, 天线罩在4—6 GHz与14—18 GHz频段均能实现超过10 dB的RCS缩减, 且在f = 0.5时性能最优. RCS缩减的3个极大值分别出现在6.9 GHz, 13.9 GHz与17 GHz频点, 这归因于上述频点处180°的反射相位差. 由于构成单元具有较高的透波率(图6(b)), 且单元0与单元1之间的透波相位差较小(图6(c)), 天线罩在8—12 GHz频段形成了一个小于1 dB的透波窗口, 且该性能不受面积分数影响(图7(b)).
进一步地, 利用(6)式计算得到相位差的上、下限, 如图7(c)所示. 在4—7 GHz与13.2—18 GHz频段内, 实现10 dB RCS缩减所需的反射相位差均处于反射相位限值范围内; 同样, 在8—12 GHz频段内, 满足1 dB透波要求的透波相位差也位于透波相位限值范围内. 因此, 根据上述设计原理, 采用所提出的单元0与单元1能够实现带外RCS缩减大于10 dB、带内透波率小于1 dB的性能目标, 该结论与图6(a), (b)所示的反射率及透波率结果一致.
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为了研究所设计隐身天线罩的带外RCS缩减性能, 通过对两个区域的空间排列建立了一个全尺寸原型. 如图8所示, 单元0和单元1被周期性地排列成8×8阵列, 尺寸为64 mm×64 mm. 通过将区域0与区域1交替排列, 以棋盘格布局构建了总尺寸为256 mm×256 mm的平面天线罩原型. 需要强调的是, 为保持最佳RCS减缩性能, 构成区域的尺寸需与较低工作频率下的波长相匹配[27]. 此外, 区域0与1的排布需满足f = 0.5, 但亦允许采用其他排布形式[28].
在RCS仿真中, 于x, y与z方向均设置开放边界条件, 并假设平面波垂直入射天线罩. 图9(a)给出了RCS仿真结果. 作为对比, 图中绘制了同等尺寸理想电导体(PEC)板的RCS. 可以看到, 除10 GHz附近因电磁波传输导致的RCS自然降低外, 天线罩在传输带外频段均呈现出显著的RCS减缩效果. 该RCS缩减结果与单元0和单元1的反射幅值和反射相位相关. 从图6(a)可知, 单元0与单元1在4—6 GHz和14—18 GHz频段的反射率幅值Ar0与Ar1均大于0.8, 表明单个结构单元在带外对入射电磁波呈现强反射特性. 这是后续实现散射调控的能量基础, 只有将绝大部分入射能量反射回入射半空间, 才有条件通过相位调控将其重新分配至非镜面方向.
为了揭示RCS减缩的工作机理, 对散射、吸收、透波及反射等能量成分的分布比例进行定量研究, 利用(7)式[31]计算得到的能量分布谱如图9(b)所示. 在4—6 GHz与14—18 GHz频段, 散射能量占比远高于其他能量成分, 表明大部分入射波并未沿镜面方向反射, 从而显著降低了镜面方向的RCS. 此外, 隐身天线罩所用材料对电磁波的损耗较低, 因此在能量分布谱中8—12 GHz处的吸收贡献可忽略不计, 这直接导致了该频段的高透波系数.
图10(a), (d), (g)分别展示了在4.5 GHz, 6 GHz与14.2 GHz三个特征频点处的三维散射方向图. 作为对比, 同时给出了同等尺寸PEC板的散射方向图. 为深入理解波束散射机制, 图10(b), (e), (h)与(c), (f), (i)分别描绘了这些频点在
$ {\varPhi }= 0° $ 与45°平面上的RCS分布. 可以看到, 尽管两单元在带外均表现出高反射, 但单元0与单元1的反射相位φr0与φr1在4—6 GHz和13.2—18 GHz频段存在显著差异. 当单元0与单元1按棋盘格布局交替排布(图8)时, 二者各自的镜面反射波因接近180°的相位差而等幅反相叠加, 在法线方向上相互抵消. 与此同时, 入射能量在上半空间以四波束形式被偏转至偏离法线的非威胁方向, 从而实现了单元高反射与总体低RCS的统一, 即反射能量并未消失, 而是被重新导向. 这与PEC板单一主波束的特征形成鲜明对比(图10(a), (d), (g)). 由于单元0与单元1在4.5 GHz处的反射率存在差异(图10(a)), 少量入射波被反射并在法线方向形成残余波束, 导致该频点的RCS减缩低于6 GHz与14.2 GHz. -
在微波暗室中对制备的带外隐身天线罩进行了RCS减缩与透波率测试, 测试环境如图11所示. 测试系统包含一台矢量网络分析仪(Agilent 8720ET)和多对不同工作频段的矩形喇叭天线. 平面天线罩在垂直入射下的RCS减缩量近似等效于远场条件下的镜面反射衰减[28]. 进行反射测量时, 发射与接收天线置于试样同侧(图11(a)), 通过将试样与PEC板的测量结果进行归一化处理获得反射频谱. 进行透波测量时, 发射与接收天线分置试样两侧(图11(b)), 试样置于500 mm×500 mm吸波泡沫测试台中部, 以消除边缘散射对传输性能的影响, 通过将试样与空气介质的测量结果进行归一化处理获得透波率.
天线罩平板原理样件实物如图12(a)所示, 柔软且薄的功能膜层被完全封装于天线罩复合材料内部, 能够得到良好的保护. 测得的反射率和透波率分别如图12(b), (c)所示. 在4—8 GHz和12—18 GHz频率下, 天线罩RCS缩减量大于10 dB; 在8—11.6 GHz范围内, 透波率大于–0.8 dB, 略小于仿真设计数值, 这是因为泡沫芯材和薄膜之间的胶黏剂以及实际制造过程中的其他尺寸误差降低了透波率. 尽管如此, 所制备试样仍实现了显著的带外RCS减缩与高带内透波性能. 计算、仿真与实测结果之间吻合良好, 验证了所提出带外隐身天线罩具备良好的制造复现性与设计有效性.
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本文设计并制备了一种基于频率选择表面和散射相消机制的复合材料天线罩, 成功实现了带外RCS减缩与带内高效透波的特性. 通过将两种FSS结构单元按棋盘格构进行空间排布, 制备了平面原理样件并进行了透波率与RCS缩减测试. 计算、仿真与实测结果一致表明: 该设计方案在4—8 GHz与12—18 GHz频段实现了10 dB以上的带外RCS减缩, 在8—12 GHz频段保持了1 dB以内的带内透波率, 充分验证了所提出方案具备良好的制造可重复性与设计有效性.
本文提出的基于频率选择表面和散射相消机制复合材料天线罩在实现宽带带外RCS减缩的同时仍保持了较高的带内透波率. 这表明波束散射机制为开发隐身天线罩复合材料提供了一条新颖可行的技术路径, 推动了隐身复合材料在隐身天线罩设计中的应用. 与现有带外吸波型隐身天线罩相比, 本研究提出的带外散射型隐身天线罩不含有损材料, 因此从机理上避免了有损材料对带内透波率与透波工作带宽的不利影响. 实验结果也证实, 该天线罩在8—12 GHz频段内透波损耗低于1 dB, 且透波窗口未出现收窄现象. 需要指出的是, 本文主要针对垂直入射条件进行原理验证与实验验证. 受限于当前单元结构周期较大及样件尺寸等因素, 斜入射下的性能评估尚未开展. 后续工作将围绕两方面展开: 一是通过单元小型化设计抑制斜入射条件下的栅瓣效应, 以维持宽角域范围内的散射相消效能; 二是在增大样件尺寸的基础上, 系统开展斜入射下的RCS缩减与透波性能实验研究, 进一步提升该方案的工程适用性.
基于散射相消机制的超表面天线罩带外雷达散射截面缩减特性
Reduction of out-of-band radar cross section for the metasurface-based radome mediated by the scattering cancellation mechanism
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摘要: 降低天线罩的带外雷达散射截面(RCS)一直是隐身技术领域的研究热点, 频率选择表面(FSS)或吸波材料是实现这一目标的常用手段, 但前者受限于特殊形状要求, 后者则因损耗介质的引入会产生插入损耗. 本文提出一种基于散射相消机制的超表面复合材料, 旨在实现带内高透波与带外宽带RCS缩减. 该材料采用夹芯结构, 由石英纤维/环氧树脂复合材料面板、PMI泡沫及FSS层组成, 频率选择表面由两种结构单元组成, 它们在通带外形成接近180°的反射相位差, 从而将反射波导向至非镜面方向, 从而有效降低目标RCS. 实验结果表明, 在垂直入射条件下, 该结构在4—8 GHz, 12—18 GHz宽带范围内RCS缩减大于10 dB, 在8—12 GHz频段内透波率小于1 dB. 所设计的超表面复合材料结构简单、制备工艺简便、成本较低, 在隐身天线罩领域具有广阔的应用前景.Abstract: Reducing the out-of-band radar cross section (RCS) of radomes while maintaining high in-band transmission efficiency is a key technical challenge in electromagnetic stealth and antenna engineering fields. Conventional solutions rely on frequency selective surfaces (FSS) or microwave absorbing materials. However, FSS structures are often restricted to special curved shapes and are difficult to apply in planar cases, and absorbing materials introduce considerable insertion loss. Both solutions degrade antenna radiation performance. To address these limitations, this paper proposes a metasurface composite radome based on the scattering cancellation mechanism. The proposed design achieves broadband out-of-band RCS reduction and low-loss in-band transmission simultaneously without introducing any lossy medium. The proposed radome adopts a multi-layer sandwich structure composed of quartz fiber/epoxy composite panels, a low-dielectric foam core, and anisotropic FSS layers. Two types of FSS elements with orthogonal orientations are arranged in a chessboard configuration to generate a reflection phase difference close to 180° outside the passband, so that specular reflected waves cancel each other and electromagnetic energy is redirected to non-specular directions, resulting in significant RCS reduction. To satisfy the phase conditions for scattering cancellation and high-efficiency transmission, full-wave electromagnetic simulations are carried out to design the structural parameters, including FSS patterns, layer thicknesses, and unit dimensions. A prototype sample is fabricated via printed circuit board processing, vacuum-assisted resin infusion, and low-dielectric adhesive bonding. Free-space measurement in a microwave anechoic chamber shows that the proposed radome achieves over 10 dB RCS reduction in the 4–8 GHz and 12–18 GHz under normal incidence, and the insertion loss is less than 1 dB within the 8–12 GHz frequency range. The simulated and measured results are highly consistent, verifying the effectiveness and repeatability of the design. Compared with traditional absorbing radomes, this structure features a planar configuration, a loss-free mechanism, simple fabrication, low cost, and stable electromagnetic performance, providing a new feasible scheme for high-performance stealth radome design. This work has potential engineering applications for low-observable design in shipborne, airborne, and vehicular antenna systems.
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Key words:
- radar cross section reduction /
- stealth radome /
- frequency selective surface /
- composite material .
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图 1 棋盘型超表面形成示意图 (a)单元0周期列形成区域0; (b)单元1周期列形成区域1; (c)区域0和区域1棋盘排布形成超表面
Figure 1. Schematic diagram of the chessboard metasurface formation: (a) Unit 0 periodically arranged to form Region 0; (b) unit 1 periodically arranged to form region 1; (c) region 0 and region 1 arranged in a chessboard layout to form the metasurface.
图 2 (a)各向异性FSS; (b)贴片FSS; (c)缝隙FSS; (d)石英纤维复合材料面板; (e)各层结构叠放顺序; (f)真空袋压制备试样
Figure 2. (a) Anisotropic FSS; (b) patch-type FSS; (c) slot-type FSS; (d) quartz fiber composite panel; (e) stacking sequence of each structural layer; (f) specimen fabrication via vacuum bagging process.
图 3 (a)带通天线罩结构三维图; (b)贴片和网格FSS
Figure 3. (a) 3D view of structure unit cell of the bandpass radome; (b) top views of patch and grid FSSs.
图 4 带通结构的仿真反射率和透波率, 插图为8—12 GHz的仿真透波率
Figure 4. Reflection and transmission amplitudes of the bandpass structure; the inset presents the transmission amplitude at 8–12 GHz.
图 5 (a)基于FSS的隐身雷达天线罩结构三维图; (b)各向异性FSS
Figure 5. (a) 3D view of the structural unit cell for FSS-based stealth radome; (b) top view of the anisotropic FSS structural unit; the inset describes the geometrical details of the anisotropic FSS structural unit.
图 6 (a)反射幅值Ar0和Ar1; (b)透波幅值At0和At1; (c)单元0和单元1的反射相位φr0和φr1; (d)单元0和单元1的透波相位φt0和φt1
Figure 6. (a) Reflection amplitudes Ar0 and Ar1; (b) transmission amplitudes At0 and At1; (c) reflection phases φr0 and φr1 for unit 0 and 1; (d) transmission phases φt0 and φt1 for unit 0 and 1.
图 7 不同面积分数(f = 0.4, 0.5, 0.6)条件下(a) RCS缩减与(b)透波率的计算结果; (c) f = 0.5时, 实现10 dB RCS缩减与1 dB透波率所需的相位差上下限
Figure 7. Calculated spectra of (a) RCS reduction and (b) transmission with different area fractions f = 0.4, 0.5, and 0.6, (c) upper and lower limits of the phase difference for 10 dB RCS reduction and 1 dB transmission with f = 0.5.
图 9 (a)带外隐身天线罩与等尺寸PEC板的仿真RCS; (b)吸收、透波、反射及散射等能量分布
Figure 9. (a) Simulated RCS spectra of the FSS-based radome and a PEC plate with the same size; (b) distribution ratio spectra of energetic components such as absorption, transmission, reflection, and scattering.
图 10 (a), (d), (g)基于超表面的复合结构及等尺寸PEC板在4.5 GHz, 6 GHz和14.2 GHz的三维散射方向图; (b), (e), (h)
$ {\varPhi } $ = 0°平面上的RCS分布, (c), (f), (i)$ {\varPhi } $ = 45°平面上的RCS分布Figure 10. (a), (d), (g) 3D scattering patterns and RCS in planes of (b), (e), (h)
$ {\varPhi } $ = 0° and (c), (f), (i)$ {\varPhi } $ = 45° for the metasurface-based composite structure and the same-size PEC plate at 4.5 GHz (top row), 6 GHz (middle row) and (d) 14.2 GHz (bottom row).
图 11 (a)反射和(b)透波实验的测量环境
Figure 11. Measurement environments for (a) reflection and (b) transmission experiments.
图 12 (a)原理样件的三视图; (b) RCS缩减测试与计算对比; (c)透波率测试与计算对比
Figure 12. (a) Images of specimen in front, reverse, and side views; measured and calculated spectra for (b) transmission and (c) RCS reduction; the inset presents the transmission amplitudes at 8–12 GHz.
表 1 所用材料的详细信息
Table 1. Details of used materials.
所用材料 厚度/mm 介电常数εr 损耗因子tanδ 聚酰亚胺薄膜 0.2 4.1 0.0067 聚苯醚薄膜 0.1 3.0 0.001 石英纤维复合板 0.7 3.5 0.003 泡沫芯材 — 1.08 0.001 
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表 2 带外隐身天线罩结构单元的几何参数(单位: 毫米)
Table 2. Geometrical parameters of the structural unit cell for FSS-based stealth radome (unit: mm).
w lx1 lx2 lx3 ly1 ly2 ly3 g p1 p l1 w1 h1 h2 h3 h4 0.15 2.2 1.1 1.4 1.4 0.45 2.3 0.2 8 4 3.3 0.3 1.3 0.7 4.2 3.8
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