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电磁透波和吸波结构在电子设备众多、电磁环境复杂的通信系统和移动平台中担负着保障电磁传输、隔离屏蔽干扰信号并改善系统电磁兼容特性的任务。透波结构设计的目的是保证平台上电子系统的发射信号在工作频带内的有效传输，而吸波结构是防止设备电磁泄漏和实现大型移动平台对外来雷达波隐身的重要手段。由于很多透波结构和吸波结构具有相似的结构特征，对两者电磁特性的分析也建立在相同的理论模型之上。作为工程应用之一，加载于飞机平台的天线罩和吸波屏，分别起到保护机载雷达天线设备、减小天线及机身雷达散射截面的作用。
本论文以新型透波和吸波结构为研究对象，首先进行的是宽带等效平板结构的分析和优化，实现了含单轴媒质的吸波屏和金属丝电抗加载天线罩等效平板结构的高效分析和遗传算法优化；在平板结构的分析基础之上，开发了复杂外形天线罩电性能的高效、工程实用化分析软件；在吸波结构研究方面，分析设计了新型可电控频率选择表面(FSS)吸波屏，并进行了成功的实验测试。本论文工作所取得的研究进展和主要贡献有：
1.将适用于多层各向同性有耗吸波材料的遗传算法模型推广到含有各向异性介质层的结构，拓展了吸波材料遗传算法优化中可选材料的种类，增加了优化的自由度，使得吸波材料更容易实现优良的吸波性能，并减小材料厚度。
2.以国外先进战机中应用的金属丝电抗加载天线罩壁等效平板结构为研究对象，将夹于多层介质中金属丝栅的等效阻抗公式与用于多层介质电磁分析的传输矩阵方法相结合，建立了金属丝电抗加载多层介质平板结构透波特性的传输矩阵分析模型，并根据导出的解析公式构造遗传算法的适应度函数，实现了对含金属丝栅的复杂多层介质结构的简捷、快速的分析和优化。以金属丝间距、金属丝半径以及天线罩壁等效介质平板厚度为优化参数，在与金属丝轴向相垂直的入射面内、不同入射角下分别优化了金属丝位于介质罩壁中间、介质罩壁内表面的结构的传输系数。对于罩壁中间加载的结构，通过遗传算法优化改善了其带宽特性；对于罩壁表面加载结构，通过优化将表面金属丝对入射波传输特性的不利影响降低到了最小。此项研究为相应电抗加载结构天线罩的工程研制提供了理论依据和结构设计参考。
3.建立了物理光学-迭代物理光学法(PO-IPO)混合算法模型，并结合CAD实体建模技术，开发了复杂外形天线罩电性能的通用工程化分析软件。混合算法既发挥了物理光学法运算速度快、相对于其他高频方法准确度高的优点，又利用了迭代物理光学法能够模拟天线罩内的多次反射效应的能力，可以精确计算天线罩壁内侧上的入射近场。该算法发展了现有天线罩高频算法中对多次反射效应的处理方法，为运行快速、使用可靠的高频分析软件精确度的提高提供了一条可行的途径。
根据该混合算法模型，分别计算了加载复杂外形天线罩的喇叭天线的辐射远场和加载某型变厚度天线罩的波导平板裂缝天线的功率传输效率和瞄准误差，计算结果和实验测试结果吻合，验证了PO-IPO混合算法的正确性和可靠性，证实了该算法在工程应用中对不同型号、复杂结构的普适性。
结合CAD几何建模、表面网格自动剖分技术，并设计了和PO—IPO混合算法之间方便可靠的接口程序模块，开发了适应于任意复杂外形和结构的天线罩电性能分析软件。由于IPO对近场多次反射效应的模拟准确高效，运算过程中又无需进行大规模矩阵方程的求解，所以开发的天线罩电性能分析软件不但满足计算精度的要求，而且工程可靠性高，方便于天线罩设计者的使用。
4.为了实现宽带可电控吸波性能，提出了PIN管加载的双环频率选择表面(FSS)的可电控吸波屏结构形式。根据所选型号PIN管的偏置电流-电阻参数特性，设计了合理的馈电电路方案。通过仿真手段，以宽频带响应及其有效的电调控制为目标，完成了加载PIN管的FSS双层结构及整个吸波屏结构几何参数及控制电流参数的优化设计。吸波屏的介质支撑层采用了低密度材料，FSS板材的厚度仅0.5mm，因此所设计的吸波结构具有重量轻、厚度薄的优点。
5.本文所设计的PIN管加载FSS吸波屏的吸波性能具备有效的可电控特性和对大范围入射角的适应性。在X波段对所设计的可电控吸波屏实验样品板进行了测试，得到了在不同馈电电流控制下的吸波频带特性曲线。实验结果表明，当入射电场极化方向和PIN管极性所趋方向平行时，该结构的谐振频点和频带宽度，在整个X波段可由馈电电流有效控制，频带特性及其电控效果基本达到了预先采用软件仿真手段设计的指标。同时，所研制的可电控吸波屏在宽角域内也能呈现出良好的吸波性能和灵活的频带可电控特性。通过调节馈电电流，在与PIN管极性方向平行和垂直的入射面上，实验样品板实现了对0°-30°入射平面波的吸波频带特性的有效控制，同时保证了-15dB以下的反射系数。所研制的新型双环FSS可电控吸波屏，为灵活、可控、智能吸波屏的工程实现提供了可行的技术途径。