X波段标签式雷达反射器的设计(2)
从图3中可以看出,相对于L型金属导带,L型缝隙贴片的交叉极化项RCS有着明显提升,当频率为7.5GHz时,交叉极化项RCS提升约4.9dB。
为了更进一步增加L型缝隙贴片的交叉极化响应,同时不影响其散射场的极化特性,我们提出了一种交叉式三行三列的阵列结构,贴片参数和贴片之间的距离经过HFSS13.0软件进行优化。同时为了在固定的面积内集成更多的贴片,对贴片进行了切角处理。阵列结构如图4所示。
图5中,K是入射电磁波矢量方向,η是极化角度。入射波的极化角度由标签的安装位置确定,必须保证缝隙的一个分支平行于入射波的极化方向,以得到较大的感应电流。
图6所示是L型缝隙贴片阵列与同尺寸金属平板的交叉极化项RCS仿真结果对比。
由图6可见,与同尺寸金属平板相比,L型缝隙贴片阵列的交叉极化项RCS更加突出。当Theta等于0°时,交叉极化项RCS提升最大,可以达到64.3dB。
交叉极化项RCS的仿真结果
3.2全尺寸汽车模型仿真
三维电磁仿真平台(FEKO5.5)结合了多种精确计算方法,如矩量法(MOM)、快速多级子算法(MLFMM)、高频近似方法物理光学法(PO)、一致性绕射理论(UTD)等,可以方便地处理电磁辐射、散射及电磁兼容问题。文献[7]指出,在对电大尺寸的物体进行电磁仿真计算时,综合考虑计算精度和速度,FEKO是较理想的选择。图7所示是全尺寸汽车网格模型图。
其中汽车尺寸为4223mm×1873mm×1865mm,标签安装于汽车前窗的右手边上角落。利用FEKO5.5进行仿真计算时,为了在节省时间的同时,尽可能地提高计算精度,本文综合使用物理光学法(PO)和矩量法(MOM)。即:对于标签安装位置(汽车前窗)使用了较密集的剖分方式,采用MOM计算;而对于汽车剩余部分,剖分尺寸相对较大,可采用PO计算。其仿真结果如图8所示。
从图中得出,安装L型缝隙贴片阵列之后,机动车的交叉极化响应得到了极大程度的提高,当Theta等于0°时,交叉极化项RCS提升达54.6dB,从而验证了该类型标签式雷达反射器的有效性和实用性。
4结语
本文研究了一种工作于7.5GHz的标签式雷达反射器的设计。通过在正方形金属贴片上开L型缝隙的方式,大幅提升贴片的交叉极化响应,增强雷达对被安装目标的探测能力。同时,该类标签式雷达反射器不仅具有结构简单,成本低廉等特点,而且其阵列尺寸接近于汽车免检标签大小,适合在交通工具上使用。
参考文献
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[2]GUANBo-ran,YANGFan.AnX-bandcompactradarreflectortag[C]//Proceedingsof2011InternationalConferenceonElectronics,CommunicationsandControl.Ningbo,China:ICECC,2011:1875-1877.
[3]徐朴.单站雷达系统的极化匹配系数[J].电波科学学报,1999(3):337-340.
[4]王被德.电磁波的极化及其应用[J].电波科学学报,1999(3):347-356.
[5]LUDWIGAC.Thedefinitionofcrosspolarization[J].IEEETransactionsonAntennasandPropagation,1973,21(1):116-119.
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[7]陈德喜.FEKO软件的RCS仿真研究[J].舰船电子工程,2008(9):125-128.
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