频率选择表面天线罩研究现状与发展趋势

许媛

摘 要：天线罩主要的功能是对天线以及整个微波系统进行保护的一个装置，其可以有效地防止系统遭到环境的影响，因此，被广泛地应用在了无线通信领域之中。由于天线罩的位置靠近近场区，所以，无法避免将会影响到天线的性能。在对天线罩进行设计时，便要求改善天线罩的结构，从而确保天线罩对天线性能的影响降到最小。同时，通过改善天线罩的结构，还能够取得优良的隐身效果。本文介绍了频率选择表面天线罩的优势，阐述了频率选择表面天线罩技术国内外的研究现状，并对未来频率选择表面天线罩的发展趋势进行了探讨。

关键词：频率选择表面 天线罩 发展趋势

中图分类号：TN820.81 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）07（a）-0123-02

在雷达装置中，天线罩可以有效地使雷达避免遭受外部各种信号的干扰与影响，其拥有选择性透波、耐高温以及承载负荷性能优良等特性。而在雷达的隐身技术手段之中，天线罩技术是具有独特优势的前沿性技术。在雷达隐身天线罩技术中，又可划分为频率选择表面技术、极化选择表面技术、阻抗加载技术等相关技术手段。现阶段，我国多采用频率选择表面技术作为雷达隐身天线罩技术。频率选择表面技术指的是在金属的表面存在着周期性分布的一些细小缝隙，从而形成了具有滤波功能的结构，把频率选择技术应用于天线罩中，其和天线罩共同构成了具有频率选择功能的装置。

应用频率选择表面天线罩具有以下优势：

（1）在雷达自身工作频带中的一些信号能够通过天线罩，而处于此频带以外的一些信号则会被反射出去，使雷达具有相对小的散射截面，进而实现了设备的隐身目的。

（2）频率选择表面技术天线罩所拥有的外在形状和飞行装置原来自身的结构非常近似，因此可以符合飞行器在飞行过程中的动力学要求。

1 频率选择表面天线罩的设计

如果想要设计出性能优良的频率选择表面天线罩，要求具备非常精准的谐振频率、较高的传输效率，使得频带以外具备非常优良的反射性，同时针对各种频率波的入射角具有较强的不敏感性。所以，在進行频率选择表面天线罩的设计时，其目标是让所设计的频率选择表面相应的谐振频率正好处于自身雷达所设定的通讯频率范围之中，在整个通带之内使信号拥有相对优良的传输性能，而在通带之外则将全部的信号反射出去，从而让天线罩拥有可以对频率进行选择的性能。频率选择表面天线罩所具有频率选择性能和其所拥有的结构类别、衬底材料等多种因素均有关联。在进行频率选择表面天线罩的设计时，通常会采取孔径型的方式来实现。第一，要依照不同天线罩所处的环境情况，而采取适宜的介质，通常应当采用拥有较低介电常数以及损耗的一些材料。同时，根据学者田文明和侯新宇对三极子缝隙单元的单层和双层FSS结构的研究结果表明：在FSS的两侧加载介质层可以极大改善FSS谐振频率对不同入射角和极化状态的稳定性，这样才可以使天线罩拥有较为优良的透波特性。第二，对于结构形状的选用，考虑到频率选择天线罩通常是曲面构造。所以，所采用的结构单元应当可以应对较大范围的入射角改变，因此，多采用一些具有自对成型的形状。另外，不同的结构缝隙值大小，同样会对谐振的频率产生影响。当缝隙值相对小时，所产生的谐振频率较低。而当缝隙值相对大时，所产生的谐振频率则较高。

2 频率选择表面天线罩的研究现状分析

2.1 国外研究现状分析

20世纪60年代，美国科学家对频率选择表面技术所涉及的电磁场计算进行了极大简化，使得频率选择表面天线罩技术得到了进一步完善，并建立了相应的理论基础。在随后的10年中，科学家又对T型结构单元以及十字型结构单元的频率选择表面技术进行了深入的探索与研究，同时在1974年间生产了全世界范围内首个雷达天线罩。在20世纪80年代初期，在飞机中大量的隐身技术被推广与应用，使得频率选择表面天线罩也得到了极大的发展，频率选择表面天线罩的仿真与模拟技术也不断发展。单从可以查询到的科研文献来分析，目前美国与英国在频率选择表面天线罩技术方面处于世界领先水平。对于频率选择表面天线罩的研究方法，也已取得了进一步的创新与完善。

2.2 国内研究现状分析

因为我国对频率选择表面技术是在20世纪末期才逐渐开始的，相对于欧美国家来说起步较晚。因此，相对来说整体的技术水平不高，多数的研究是针对一些性能较为稳固的新结构单元进行研究，先后提出了改进型的Y型孔结构单元及哑铃型的结构单元。通过对不同结构单元的改进，使得不同入射角所导致的透射差问题得以有效解决。

3 频率选择表面天线罩的发展趋势

3.1 智能频率选择表面天线罩

通常情况下，飞行器搭载的雷达以及导弹所搭载的雷达，会在其处于平飞的状态下关闭天线装置，而当其靠近所设定的目标的时候，才将所搭载的雷达开启。然而，很多的飞行器在其平飞阶段，又非常容易被监测到。而通过安装智能频率选择表面天线罩，则能够保障雷达装置在平飞时一直是隐身的状态。现阶段，雷达所使用的智能隐身技术有频率选择表面技术、抛撒金属技术、等离子体技术等。当采用抛撒金属技术时，具有相对好的隐身作用。不过，当飞行器状态切换时，所形成的部分抛撒物质对飞行器的发动装置会有一定的损伤。等离子体天线罩目前依然在研究开发过程中，其所拥有的功率相对较低、自身的体积也较大，这些均影响了该技术的应用，而频率选择表面天线罩的智能化是最佳的选择。不过，若是双方的雷达所采用的工频较为相近时。很难使雷达拥有较优良的隐身效果。因此，应当逐步研发智能频率选择表面天线罩，从而使天线罩的性能得到不断改进与完善。

3.2 厚屏频率选择表面天线罩

要是将频率选择表面天线罩依照不同的厚度进行划分，其可划分成薄屏频率选择表面天线罩与厚屏频率选择表面天线罩。通常情况，工程上应用的厚屏频率选择表面天线罩，所采用的金属厚度几乎达到了厘米级别。在厚屏频率选择表面天线罩中，还填充上了相应的介质，其可以有效改善中心频率的透过率以及频带宽度，拥有非常优良的性能。

3.3 微型化频率选择表面天线罩

采用微型化的频率选择表面天线罩，可以使天线罩的体积明显减小，并可以使天线罩对于信号入射角的要求更低，能显著改善曲面天线罩所拥有的性能。目前，所应用的天线罩自身形状通常是无法展开的一些二次曲面，因此必然存在一些非平面波的入射面。而此时就可以通过微型化频率选择表面，来促使天线罩的单元结构大小不会受到工作波长大小影响，使天线罩拥有更强的不敏感性。

4 结语

现阶段，我国对于频率选择表面天线罩的研究水平相对较低，因此应当对国外已研发的成果进行收集与梳理，在此基础上对频率选择表面天线罩进一步创新与完善，使其中所存在的问题得以有效解决，确保频率选择表面天线罩拥有更优的角度稳定性、低损耗性等优良特性，促进我国频率选择表面天线罩技术的不断创新与发展。

参考文献

[1] 陈毅乔.曲面双层带通频率选择表面天线罩设计[J].电讯技术，2016（4）：458-462.

[2] 韩卫国，郭兴旺，杨松.FSS天线罩在舰船EMC设计中的应用研究[J].舰船科学技术，2016（11）：147-150.

[3] 许群，刘少斌，王云香.六代机天线罩技术需求与发展方向分析[J].现代雷达，2016（5）：58-63.endprint