雷达罩频率选择表面的设计及激光精密加工技术研究
频率选择表面（Frequency Selective Surfaces，FSS），是一种由许多无源的谐振单元二维周期性排列构成的单层或者多层平面结构。FSS对电磁波和光波具有一定的频率选择特性，在金属薄膜上刻蚀二维周期性孔径单元或粘贴金属贴片单元，形成“电振子结构”，从而对电磁波具有按频率呈现带通（开孔型）或带阻（贴片型) 的特性。FSS和雷达罩复合可以形成FSS雷达罩, 能够有效减小空天飞行器的雷达散射截面（RCS）, 对空天飞行器的雷达隐身有重要意义。 本文以二维平面、规则曲面、复杂曲面等多种结构型式雷达罩 FSS 的设计仿真及高精度高效率加工技术为研究目标，开展了较为系统的雷达罩 FSS 设计与投影式激光精密加工技术研究。 首先，讨论了影响平面 FSS 设计的主要因素和模型设计方法，分析了几何尺寸设计参数和平面波入射角度θ对其电磁滤波特性的影响关系，采用时域有限积分法进行仿真计算，获得了其表面电场分布、近场能量分布等表征参量。其次，针对可展性规则曲面雷达罩，采用了一种极具工程实用性的直接贴覆式规则曲面雷达罩 FSS 设计与建模仿真方法。详细阐述了时域积分理论算法对于曲面 FSS仿真的适应性积分模型和改进方程，基于时域有限积分法仿真分析了圆环缝隙型柱面和锥面共形FSS的传输特性曲线及RCS缩减特性。再次，提出了一种直接基于在线测量点云数据对复杂曲面工件进行建模与共形周期性图形布局一体化方法，并且基于CATIA软件实现了实例仿真。利用时域有限积分法（FITD）对复杂曲面Y孔FSS雷达罩进行全波仿真分析，同时引入阵列导引头相控阵天线，深入研究了复杂曲面Y孔FSS雷达罩的宽带透波率和瞄准误差，结果表明这种新的复杂曲面雷达罩 FSS 建模与布局设计方法是一种完全可行的工程化方法。最后，介绍了平行投影式振镜扫描(PPGS)激光精密刻蚀加工技术的原理及工艺流程，并基于课题组自主研发的PPGS激光精密加工设备，试验加工了平面、柱面和锥面雷达罩FSS样品，分析了刻蚀边界显微轮廓及SEM微观结构，测试了其传输特性曲线。结果表明PPGS激光精密加工技术可以兼容平面、规则曲面及复杂曲面雷达罩FSS的加工制造，是解决大型复杂曲面雷达罩FSS的高效率、“跨尺度”加工制造的可行技术方案。
雷达罩;复杂曲面;频率选择表面;激光刻蚀
温州大学
硕士
计算机科学与技术制造业信息化技术
薛伟;曹宇
2016
中文
TN957;TN249
2019-01-18（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）