張萬(wàn)平，曾德國(guó)，陳歆煒，黃 鑫，章一雄，李 波

(1.南京郵電大學(xué)電子科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇 南京 210023；2.中國(guó)航天科工集團(tuán)8511研究所，江蘇 南京 210007)

·技術(shù)前沿·

EW射頻隱身系統(tǒng)頻率選擇表面電磁散射參數(shù)的測(cè)量*

張萬(wàn)平1，曾德國(guó)2，陳歆煒2，黃 鑫1，章一雄1，李 波1

(1.南京郵電大學(xué)電子科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇 南京 210023；2.中國(guó)航天科工集團(tuán)8511研究所，江蘇 南京 210007)

頻率選擇表面(FSS)技術(shù)為電子戰(zhàn)射頻隱身提供了新的實(shí)現(xiàn)技術(shù)途徑，散射參數(shù)的測(cè)量驗(yàn)證是射頻隱身系統(tǒng)FSS設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。針對(duì)非理想測(cè)量環(huán)境，以一種小型化帶阻頻率選擇表面為例，提出了一套頻率選擇表面散射參數(shù)的測(cè)量和校準(zhǔn)方法，有效消除了測(cè)量中信號(hào)的衰減、測(cè)量天線間的耦合以及信號(hào)多徑傳播等對(duì)真實(shí)結(jié)果造成的影響，使之盡可能接近在理想環(huán)境中的測(cè)試結(jié)果。該方法極大改善了周期性人工電磁結(jié)構(gòu)散射參數(shù)測(cè)量對(duì)環(huán)境的依賴，降低了射頻隱身FSS設(shè)計(jì)的研發(fā)成本，在電子戰(zhàn)領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。

頻率選擇表面；射頻隱身；電子戰(zhàn)；散射參數(shù)；周期性人工電磁結(jié)構(gòu)；測(cè)量

0 引言

射頻隱身是指有源裝備通過(guò)輻射控制或信號(hào)波形設(shè)計(jì)，來(lái)減小敵方無(wú)源探測(cè)系統(tǒng)對(duì)裝備的作用距離及跟蹤精度，從而提高裝備的生存能力和作戰(zhàn)效能的一種手段[1]。由于電子戰(zhàn)裝備(如干擾機(jī))的發(fā)射機(jī)及天線的非理想特性，可能導(dǎo)致在期望的波束外有較大旁瓣，或者在期望頻點(diǎn)外有較大諧波、雜散等，易被敵方電子偵察接收機(jī)在不期望的位置或頻點(diǎn)偵測(cè)到，導(dǎo)致射頻隱身失敗。頻率選擇表面(FSS)是由相同的貼片或孔徑單元按二維周期性排列而構(gòu)成的無(wú)限大平面陣列結(jié)構(gòu)。它對(duì)具有不同工作頻率、極化狀態(tài)和入射角度的電磁波具有選擇透射/衰減特性。基于FSS技術(shù)設(shè)計(jì)的天線罩，可對(duì)系統(tǒng)發(fā)射的電磁波進(jìn)行額外的頻域、極化域以及空域?yàn)V波[2]，以保證在非期望方向和頻點(diǎn)盡量抑制信號(hào)泄漏，降低被敵方偵察設(shè)備截獲的概率，為提升電子戰(zhàn)裝備的射頻隱身性能提供了一條新的技術(shù)途徑。

在射頻隱身等電子戰(zhàn)應(yīng)用中，散射參數(shù)的測(cè)量驗(yàn)證是FSS設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。研究者通常依靠全波電磁仿真軟件(如CST、HFSS等)在理想環(huán)境的設(shè)置下，利用Floquet定理結(jié)合數(shù)值算法仿真得到散射參數(shù)，并以此作為FSS真實(shí)性能的參照[3-6]。目前采用最廣泛的測(cè)量方法為空間傳輸法[7]，為了得到盡量接近真實(shí)性能的測(cè)量結(jié)果，通常在暗室中構(gòu)建較為理想的環(huán)境進(jìn)行測(cè)量。但是，測(cè)量時(shí)需在暗室中安裝旋轉(zhuǎn)滑軌等專用工具[3-4]。不僅如此，還需要制作裝置將發(fā)射和接收測(cè)量天線進(jìn)行物理上的隔離[8]。上述在暗室中的測(cè)量過(guò)程增加了測(cè)量成本和研發(fā)周期。若能在開(kāi)放空間中測(cè)量FSS，測(cè)量成本將大幅降低，且不需要專用的測(cè)量場(chǎng)地(如暗室)，極大提高了測(cè)量的便利性。然而，由于開(kāi)放空間為非理想環(huán)境，不可避免地存在其它電磁波干擾、多徑傳播等影響，直接測(cè)量結(jié)果會(huì)出現(xiàn)抖動(dòng)、變形以及額外損耗等情況，影響了測(cè)量的真實(shí)性和準(zhǔn)確性[5-6]。另外，由于實(shí)際環(huán)境存在多種影響FSS測(cè)試結(jié)果的未知因素，且隨機(jī)多變，無(wú)法對(duì)其進(jìn)行準(zhǔn)確的建模，此時(shí)仿真結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果會(huì)存在較大偏差，很難對(duì)FSS的實(shí)際性能進(jìn)行驗(yàn)證。因此，在非理想環(huán)境中進(jìn)行測(cè)量時(shí)，一般通過(guò)對(duì)測(cè)量過(guò)程和數(shù)據(jù)進(jìn)行校準(zhǔn)以獲得盡可能真實(shí)的FSS散射參數(shù)，從而可與理想環(huán)境下的仿真結(jié)果相比對(duì)，實(shí)現(xiàn)性能的驗(yàn)證[9]。然而，目前已報(bào)道的文獻(xiàn)對(duì)于非理想測(cè)量環(huán)境下FSS散射參數(shù)的影響分析、測(cè)量步驟和校準(zhǔn)方法的研究尚不夠系統(tǒng)、全面[10-11]。

本文基于非理想環(huán)境，采用空間傳輸法測(cè)量了一種帶阻FSS的空間反射和透射參數(shù)。系統(tǒng)地分析了電磁波在傳輸過(guò)程中的衰減、測(cè)量天線間的耦合以及多徑傳播效應(yīng)等對(duì)FSS測(cè)量造成的干擾，提出了一種有效消除上述影響的測(cè)量和校準(zhǔn)方法。最終，校準(zhǔn)后的測(cè)量結(jié)果與采用全波電磁軟件的仿真結(jié)果吻合良好，證明了該校準(zhǔn)方法的正確性和有效性。

1 帶阻FSS的設(shè)計(jì)與制備

圖1所示為一種小型化帶阻FSS在全波電磁仿真軟件CST-MWS中的仿真模型以及該FSS的單元結(jié)構(gòu)示意圖。該單元結(jié)構(gòu)由彎折線和平行金屬板連接而成，可等效為串聯(lián)電容和電感構(gòu)成的諧振器，故形成帶阻濾波特性。在設(shè)計(jì)時(shí)，可合理控制等效電感和電容的大小，以獲得不同的諧振頻率和工作帶寬，從而在很寬的頻率范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)諧。該類型FSS可滿足不同頻段電子戰(zhàn)射頻隱身的應(yīng)用需求。本文以其中一個(gè)工作在S波段的帶阻FSS為例進(jìn)行闡述。圖2給出了該FSS仿真所得的散射參數(shù)曲線。為了對(duì)該帶阻型FSS進(jìn)行測(cè)量，采用傳統(tǒng)雙層PCB工藝進(jìn)行加工，如圖3所示。該FSS樣品總體尺寸為242mm×242mm，共包含了55×55個(gè)單元，基板材料采用了Rogers4003C (εr=3.55，h= 0.254mm)。FSS單元尺寸為：D=4.4 mm，l1= 3.0 mm，l2= 1.0 mm，s=0.6 mm，r= 0.3mm，w=0.2 mm，g= 0.2 mm。

圖1 小型化單元帶阻FSS仿真模型

圖2 采用全波電磁仿真軟件CST-MWS的仿真結(jié)果

圖3 加工實(shí)物圖

2 空間散射參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)與測(cè)量步驟

圖4 開(kāi)放空間中反射參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)

圖5 空間透射參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)

為了驗(yàn)證仿真數(shù)據(jù)的正確性，采用空間傳輸法對(duì)加工樣品的反射和透射參數(shù)進(jìn)行了測(cè)量。圖4 (a)和圖5 (a)所示為整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)示意圖，主要包括矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀、同軸電纜、測(cè)量支架(中心位置開(kāi)有窗口)、尖劈型吸波材料、發(fā)射和接收天線、機(jī)械旋轉(zhuǎn)導(dǎo)軌。實(shí)驗(yàn)測(cè)量時(shí)，將待測(cè)樣品置于測(cè)量支架窗口中心，使天線中心對(duì)準(zhǔn)待測(cè)樣品的中心位置，矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀“端口1”通過(guò)同軸線纜連接發(fā)射天線(Tx)，“端口2”通過(guò)同軸線纜連接接收天線(Rx)，發(fā)射和接收天線分別安裝在機(jī)械旋轉(zhuǎn)導(dǎo)軌上。測(cè)量時(shí)記錄發(fā)射和接收天線之間的傳輸參數(shù)，記為STR。該參數(shù)為矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀直接導(dǎo)出的頻域數(shù)據(jù)。為保證電磁波到達(dá)待測(cè)樣品的波前相位相等，天線與待測(cè)樣品的距離需滿足天線遠(yuǎn)場(chǎng)條件d≥ 2L2/λ[10-11]，其中L為測(cè)量天線最大口徑長(zhǎng)度，λ為待測(cè)FSS中心頻率對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)。在本次測(cè)量中，使用的發(fā)射和接收天線為同型號(hào)的1～8 GHz寬帶TEM喇叭天線(L=244mm)，天線與待測(cè)樣品的距離d= 1.6 m，使用的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀為KEYSIGHT E5071C ENA，測(cè)量頻率范圍為1～6 GHz (頻帶寬度Δf=5 GHz)，掃頻點(diǎn)數(shù)N=10001，測(cè)量支架中心窗口尺寸400mm×400mm。

實(shí)際測(cè)量的環(huán)境無(wú)法實(shí)現(xiàn)仿真時(shí)的理想真空環(huán)境，因此需要進(jìn)行不同情況的測(cè)量，以消除電磁波在空間中傳播的衰減和干擾。具體測(cè)量過(guò)程如下：

1)反射參數(shù)測(cè)量步驟：如圖4 (a)所示，反射參數(shù)測(cè)量中，發(fā)射和接收喇叭天線安裝在測(cè)量支架同一側(cè)的機(jī)械旋轉(zhuǎn)導(dǎo)軌上。當(dāng)兩個(gè)天線分別沿導(dǎo)軌旋轉(zhuǎn)任意角度(θ)時(shí)，可對(duì)電磁波斜入射進(jìn)行測(cè)量。在測(cè)量時(shí)，電磁波通過(guò)發(fā)射天線發(fā)送，經(jīng)由三個(gè)傳輸路徑到達(dá)接收天線，其中一部分直接耦合到接收天線，一部分經(jīng)待測(cè)樣品反射后被接收天線接收，一部分經(jīng)過(guò)多次反射到達(dá)接收天線。因此需測(cè)量三種情況，以便對(duì)測(cè)量環(huán)境進(jìn)行校準(zhǔn)。圖4 (b)給出三種情況測(cè)量窗口的實(shí)物照片。其中，“測(cè)量一”為空氣窗口測(cè)量，其傳輸數(shù)據(jù)記為STR(空氣窗口)；“測(cè)量二”為FSS樣品測(cè)量，數(shù)據(jù)記為STR(FSS)；“測(cè)量三”為全金屬反射板測(cè)量，其數(shù)據(jù)為STR(反射板)。

2)透射參數(shù)測(cè)量步驟：透射參數(shù)測(cè)量中，兩個(gè)天線安裝在測(cè)量支架兩側(cè)的機(jī)械旋轉(zhuǎn)導(dǎo)軌上。圖5 (a)給出了電磁波以任意角度入射時(shí)的測(cè)量示意圖。與反射參數(shù)測(cè)量不同，此時(shí)電磁波通過(guò)發(fā)射天線發(fā)送，經(jīng)由兩個(gè)傳輸路徑到達(dá)接收天線。一部分電磁波直接透射測(cè)量支架窗口被接收天線接收，另一部分是經(jīng)過(guò)多徑傳播到達(dá)接收天線。同樣，測(cè)量三種情況，以便對(duì)測(cè)量環(huán)境進(jìn)行校準(zhǔn)。圖5 (b)給出三種情況測(cè)量窗口的實(shí)物照片。其中，“測(cè)量一”為單獨(dú)測(cè)量空氣窗口，“測(cè)量二”為測(cè)量FSS樣品，“測(cè)量三”為測(cè)量全金屬反射板。三種測(cè)量情況的數(shù)據(jù)記錄形式與反射參數(shù)測(cè)量相同。在透射參數(shù)測(cè)量過(guò)程中，測(cè)量窗口空白部分需用金屬覆蓋，防止FSS樣品與窗口尺寸不匹配時(shí)，電磁波通過(guò)縫隙泄露引起更大的誤差。

3 測(cè)量數(shù)據(jù)的校準(zhǔn)

為了清晰地說(shuō)明測(cè)量數(shù)據(jù)的校準(zhǔn)過(guò)程，以電磁波垂直入射(θ=0°)為例進(jìn)行詳細(xì)的介紹。

緊湊型Ethernet/RFID接口可通過(guò)Profinet、Ethernet/IP或Modbus TCP將數(shù)據(jù)從HF和UHF頻帶的RFID讀/寫(xiě)頭傳輸?shù)娇刂破髦?。由于防護(hù)等級(jí)高，并且可同時(shí)將執(zhí)行器和傳感器連接到RFID讀寫(xiě)頭，這些block模塊成為RFID改造應(yīng)用的理想選擇。

3.1 反射參數(shù)的校準(zhǔn)

圖6 (a)給出了反射參數(shù)測(cè)量過(guò)程中的空氣窗口、FSS、全金屬反射板的測(cè)量結(jié)果。由于電磁波在傳輸過(guò)程中出現(xiàn)了衰減，因此三種情況下發(fā)射和接收天線之間STR的幅值|STR|都低于-20 dB。其中全金屬反射板的|STR|較大，空氣窗口的|STR|相對(duì)較小。這是因?yàn)槿饘俜瓷浒宓臏y(cè)量數(shù)據(jù)是全反射時(shí)的STR，可當(dāng)作參考“1”對(duì)FSS數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化；空氣窗口的測(cè)量數(shù)據(jù)主要由天線的耦合造成，在校準(zhǔn)過(guò)程中可當(dāng)作參考“0”對(duì)FSS和反射板數(shù)據(jù)進(jìn)行校準(zhǔn)。由于上述原因，F(xiàn)SS樣品的測(cè)量數(shù)據(jù)出現(xiàn)了較強(qiáng)的抖動(dòng)和變形，與仿真結(jié)果差別很大。

圖6 三種測(cè)量情況下發(fā)射和接收天線間的|STR|測(cè)量值

為了消除測(cè)量環(huán)境中信號(hào)傳播出現(xiàn)的衰減、天線之間的耦合等干擾，利用逆傅里葉變換(IFFT)先將頻域STR測(cè)量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到時(shí)域，對(duì)應(yīng)的時(shí)間軸總寬度為T(mén)=N/Δf。如圖6(b)所示，在時(shí)間軸上的三個(gè)區(qū)域出現(xiàn)了明顯的信號(hào)峰值，分別為區(qū)域I、II和III。其中，區(qū)域I的信號(hào)最早出現(xiàn)，可以判定為發(fā)射和接收天線之間的耦合信號(hào)。區(qū)域II中的信號(hào)在10 ns附近出現(xiàn)，又由于電磁波由發(fā)射天線發(fā)送，經(jīng)待測(cè)結(jié)構(gòu)反射到接收天線過(guò)程中的傳播時(shí)間為：

t=2d/c=(2×1.6)/(3×108)=10.7 (ns)

(1)

式中,c為真空中的光速。因此，可得出區(qū)域II中的信號(hào)為有用信號(hào)。區(qū)域III中的信號(hào)最后出現(xiàn)，且其峰值較小，可判定該區(qū)域中的信號(hào)為多次反射的干擾信號(hào)?；谏鲜龇治觯稍跁r(shí)域中將三種信號(hào)進(jìn)行分離。首先，為了消除天線之間的耦合，基于空氣窗口數(shù)據(jù)(參考“0”)，對(duì)FSS和反射板進(jìn)行如下校準(zhǔn)：

STR(反射板) -STR(空氣窗口)=STR(反射板_校準(zhǔn))

(2)

STR(FSS) -STR(空氣窗口)=STR(FSS_校準(zhǔn))

(3)

通過(guò)公式(2)和(3)，圖6 (b)中區(qū)域I的天線耦合信號(hào)可得到消除，但區(qū)域III中經(jīng)多徑傳播等干擾信號(hào)仍存在。為此，對(duì)STR(反射板_校準(zhǔn))和STR(FSS_校準(zhǔn))進(jìn)行時(shí)域門(mén)[12]處理。此時(shí)，設(shè)置時(shí)域門(mén)寬度為9.2 ～13.6 ns。最后，為了消除信號(hào)傳播過(guò)程出現(xiàn)的衰減，將時(shí)域門(mén)處理后的數(shù)據(jù)通過(guò)傅里葉變換(FFT)轉(zhuǎn)換到頻域，再基于反射板校準(zhǔn)數(shù)據(jù)(參考“1”)對(duì)FSS校準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化：

S11(校準(zhǔn))=STR(FSS_校準(zhǔn))/STR(反射板_校準(zhǔn))

(4)

公式(4)中的S11(校準(zhǔn))即為校準(zhǔn)后的FSS樣品的頻域反射系數(shù)測(cè)量數(shù)據(jù)。圖7給出了采用該方法校準(zhǔn)后的測(cè)量結(jié)果與理想的仿真結(jié)果的頻域?qū)Ρ惹€。從圖7中可以看出，校準(zhǔn)后的測(cè)量結(jié)果消除了信號(hào)衰減、天線耦合及干擾信號(hào)的影響，與仿真結(jié)果具有良好的一致性。

圖7 校準(zhǔn)后測(cè)量結(jié)果與仿真結(jié)果對(duì)比圖

透射參數(shù)的測(cè)量過(guò)程與反射參數(shù)的測(cè)量過(guò)程類似，但也有不同之處。圖8 (a)所示為透射參數(shù)的空氣窗口、FSS、全金屬反射板的測(cè)量結(jié)果。三種情況下發(fā)射和接收天線之間|STR|都低于-30 dB，說(shuō)明信號(hào)在傳播過(guò)程中出現(xiàn)較強(qiáng)的衰減。其中空氣窗口的|STR|較大，金屬反射板的|STR|相對(duì)較小。這是由于空氣窗口的測(cè)量數(shù)據(jù)是電磁波完全透射數(shù)據(jù)，在校準(zhǔn)過(guò)程中當(dāng)作參考“1”；全金屬反射板的測(cè)量數(shù)據(jù)是電磁波多徑傳播的干擾信號(hào)，在校準(zhǔn)過(guò)程中當(dāng)作參考“0”。根據(jù)反射參數(shù)校準(zhǔn)原理，將三組頻域STR數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到時(shí)域。如圖8 (b)所示，在時(shí)間軸上的兩個(gè)區(qū)域出現(xiàn)了明顯的信號(hào)峰值，分別為區(qū)域I和區(qū)域II。與圖6 (b)不同的是，在0～10 ns之間沒(méi)有出現(xiàn)天線間的耦合信號(hào)，這是由于2個(gè)天線位于測(cè)試支架的不同側(cè)。此時(shí)，區(qū)域I中的信號(hào)在10.7 ns附近出現(xiàn)，該信號(hào)為有用信號(hào)。區(qū)域II中的信號(hào)最后出現(xiàn)，為多徑傳播干擾信號(hào)。為了消除干擾信號(hào)，首先對(duì)時(shí)域數(shù)據(jù)進(jìn)行如下校準(zhǔn)：

圖8 三種測(cè)量情況下發(fā)射和接收天線的|STR|測(cè)量值

STR(FSS) -STR(反射板)=STR(FSS_校準(zhǔn))

(5)

STR(空氣窗口) -STR(反射板)=STR(空氣窗口_校準(zhǔn))

(6)

再將STR(FSS_校準(zhǔn))和STR(空氣窗口_校準(zhǔn))進(jìn)行時(shí)域門(mén)處理(時(shí)域?qū)挾葹?～15.6 ns)。最后，通過(guò)傅里葉變換(FFT)將時(shí)域數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到頻域，再進(jìn)行歸一化：

S21(校準(zhǔn))=STR(FSS_校準(zhǔn))/STR(空氣窗口_校準(zhǔn))

(7)

公式(7)中的S21(校準(zhǔn))即為校準(zhǔn)后的FSS樣品的頻域透射系數(shù)測(cè)量數(shù)據(jù)。圖9給出了校準(zhǔn)后的測(cè)量結(jié)果與理想的仿真結(jié)果的頻域?qū)Ρ惹€?？梢钥闯鲂?zhǔn)后的結(jié)果與仿真結(jié)果具有良好的一致性。

圖9 校準(zhǔn)后測(cè)量結(jié)果與仿真結(jié)果對(duì)比圖

3.3 測(cè)量和校準(zhǔn)步驟總結(jié)

至此，該方法的測(cè)量和校準(zhǔn)步驟歸納如下：

1)測(cè)量空氣窗口、FSS、全金屬反射板三種情況下發(fā)射和接收天線之間的傳輸數(shù)據(jù)(STR)，再將三組頻域數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到時(shí)域，以便對(duì)通過(guò)不同傳輸路徑傳播的電磁波在時(shí)域進(jìn)行分離。

2)為了消除干擾信號(hào)、天線耦合信號(hào)等影響，需要在時(shí)域上進(jìn)行校準(zhǔn)。針對(duì)反射參數(shù)，使用空氣窗口測(cè)量數(shù)據(jù)作為參考“0”進(jìn)行校準(zhǔn)；而透射參數(shù)使用全金屬反射板測(cè)量數(shù)據(jù)作為參考“0”進(jìn)行校準(zhǔn)。

3)進(jìn)一步通過(guò)使用時(shí)域門(mén)技術(shù)消除多徑效應(yīng)等造成的影響，并對(duì)有用信號(hào)進(jìn)行FFT變換到頻域。

4)最后，為了消除電磁波傳播過(guò)程中的衰減，進(jìn)行歸一化處理。針對(duì)反射參數(shù)，使用全金屬反射板測(cè)量作為參考“1”進(jìn)行歸一化；而透射參數(shù)使用空氣窗口測(cè)量數(shù)據(jù)作為參考“1”進(jìn)行歸一化。

為了對(duì)電磁波斜入射時(shí)的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證，基于該校準(zhǔn)流程，以入射角度為θ=30°的測(cè)量數(shù)據(jù)為例，進(jìn)行了校準(zhǔn)處理，如圖10所示。由圖10可知，對(duì)于TE和TM極化的反射參數(shù)和透射參數(shù)的校準(zhǔn)結(jié)果都能夠與仿真曲線良好地吻合。

圖10 θ=30°時(shí)散射參數(shù)測(cè)試與仿真數(shù)據(jù)對(duì)比圖

4 結(jié)束語(yǔ)

本文基于空間傳輸法，對(duì)一種小型化單元的帶阻FSS的空間反射參數(shù)和透射參數(shù)在非理想環(huán)境下進(jìn)行了測(cè)量。詳細(xì)、系統(tǒng)地分析了測(cè)量過(guò)程中存在的信號(hào)衰減、天線耦合、多徑效應(yīng)等影響，并給出了如何有效消除這些影響的校準(zhǔn)方法，從而獲得了真實(shí)的FSS散射參數(shù)。通過(guò)與仿真結(jié)果的對(duì)比可以看出，校準(zhǔn)結(jié)果與仿真結(jié)果具有良好的一致性。該測(cè)量和校準(zhǔn)方法突破了測(cè)量環(huán)境對(duì)于周期性人工電磁結(jié)構(gòu)散射參數(shù)測(cè)量的限制，降低了測(cè)量成本，為電子戰(zhàn)射頻隱身FSS設(shè)計(jì)研發(fā)提供了有力支撐。■

[1] 楊紅兵, 周建江, 汪飛, 等. 飛機(jī)射頻隱身表征參量及其影響因素分析[J]. 航空學(xué)報(bào), 2010, 31(10): 2040-2045.

[2] Munk BA. Frequency selective surfaces: theory and design[M]. New York: Wiley, 2000.

[3] Sanz-Izquierdo B, Parker EA. 3-D printing of elements in frequency selective arrays[J].

IEEE Trans. on Antennas and Propagation, 2014, 62 (12): 6060-6066.

[4] Rashid AK, Shen Z, Li B.An elliptical bandpass frequency selective structure based on microstrip lines[J].IEEE Trans. on Antennas and Propagation, 2012, 60 (10): 4661-4669.

[5] Sanz-Izquierdo B, Parker EA, Robertson JB, et al. Singly and dual polarized convoluted frequency selective structures[J]. IEEE Trans. on Antennas and Propagation, 2010, 58 (3): 690-696.

[6] Parker EA, Robertson JB, Sanz-Izquierdo B, et al. Minimal size FSS for long wavelength operation[J]. Electronics Letters, 2008, 44 (6): 394-395.

[7] Talpey TE. Optical methods for the measurement of complex dielectric and magnetic constants at centimeter and millimeter wavelengths[J]. Transactions of the IRE Professional Group on Microwave Theory and Techniques, 1954, 2(3): 1-12.

[8] 郭權(quán)國(guó), 蔣全興. 拱形法中收發(fā)天線雜散耦合對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響[J]. 宇航計(jì)測(cè)技術(shù), 2005(1): 33-37.

[9] Rolfes I, Schiek B. Calibration methods for microwave free space measurements[J]. Advances in Radio Science, 2004, 2: 19-25.

[10]侯新宇, 崔堯, 劉海軍. 頻率選擇表面的測(cè)量技術(shù)與分析[J]. 儀器儀表學(xué)報(bào)(增刊), 2008 (4).

[11]韓井玉, 王群, 唐章宏, 等. 一種新型的拱形法測(cè)試系統(tǒng)及其在頻率選擇表面測(cè)試的應(yīng)用[C]∥第七屆中國(guó)功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集(第7分冊(cè)), 2010: 256-259.

Measurement of electromagnetic scattering parameters of frequencyselective surface for RFS system in EW applications

Zhang Wanping1， Zeng Deguo2， Chen Xinwei2， Huang Xin1， Zhang Yixiong1， Li Bo1

(1. School of Electronic Science and Engineering,Nanjing University of Posts and Telecommunications,Nanjing 210023,Jiangsu,China；2. No.8511 Research Institute of CASIC, Nanjing 210007,Jiangsu,China)

Frequency Selective Surface (FSS) techniques may provide an alternative way of implementation of radio frequency stealth (RFS) in electronic warfare (EW) applications, and the measurement of scattering parameters is the key element of FSS design for RFS systems. A measurement and calibration method of scattering parameters is presented for FSS under non-ideal measurement environment. The proposed method can eliminate the influence of spatial signal attenuation, couplings between antennas, and multipath effects for the real measured results, thus leading to good agreement between the real measured results and the ideal measured results. By eliminating the dependence of the scattering-parameter measurement process on ideal environment for periodic artificial electromagnetic structures, the proposed method greatly facilitates FSS design in RFS system development and will find its application in EW.

frequency selective surface;radio frequency stealth (RFS);EW;scattering parameters;periodic artificial electromagnetic structure;measurement

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(61401230)；南京郵電大學(xué)引進(jìn)人才科研啟動(dòng)項(xiàng)目(NY214148)。

2017-03-17；2017-05-15修回。

張萬(wàn)平(1994-)，男，主要研究方向?yàn)轭l率選擇表面。

TN97

A