如何減少天線的RCS？

典型的戰(zhàn)斗機的雷達(dá)散射截面積(RCS)約1平米，“隱身”飛機的RCS僅為0.01平米，甚至更小。由于飛機的雷達(dá)天線罩(Radome)對無線電波是透明的，所以如果有“隱身”要求，則必須采取措施來減小安裝天線的RCS。 ?

為什么天線陣列的RCS比較大？

不管是機械掃描陣列天線(MSA)還是電子掃描陣列天線(ESA)，它們的陣面(ground plane)都可以簡單的看成是一個包含了若干輻射源的平面格子圓盤，如下圖。

威脅雷達(dá)的信號照到天線時會產(chǎn)生較強的后向散射，主要由四部分組成： 1.來自陣面的鏡面反射，稱之為結(jié)構(gòu)模式(structural mode)反射； 2.由于天線阻抗不匹配而導(dǎo)致部分接收功率反射，再經(jīng)輻射單元輻射，稱為天線模式(antenna mode)反射； 3.由于天線陣列邊緣阻抗的不匹配而形成的反射，稱為邊緣衍射(edge diffraction)； 4.?結(jié)構(gòu)模式和天線模式反射的隨機成分，稱為隨機散射(random scattering)。

如何減少天線的RCS？

通過精心設(shè)計和制造出來的天線，后向散射的四種類型可以控制在可接受的最小范圍內(nèi)而變得無害。

#01

傾斜天線

陣面的鏡面反射可以通過傾斜天線致使反射波不沿照射波方向反射來控制。盡管傾斜并不能減少反射，但卻可以使威脅我方的雷達(dá)無法收到反射波。

傾斜在某種程度上減少了天線的有效孔徑面積，減少了天線的增益并展寬了波束，但是我們只以較小的代價就獲得了天線被檢測出的概率的大幅度降低。

#02

優(yōu)化電路最小化天線模式反射

在雷達(dá)的工作頻率上，天線模式反射擁有與發(fā)射信號類似的方向圖，即一個主瓣附帶著幾個旁瓣。主瓣的方向是由照射波的入射角和天線陣陣子間相移決定的。

這些反射可以達(dá)到最小化，方法是：在天線上采用匹配良好的微波電路，并對設(shè)計的細(xì)節(jié)給予特別的關(guān)注。對于寬波段MSA天線和無源ESA天線，即使是來自天線深層的反射也必須消除，這可以通過在饋線(feed)的適當(dāng)?shù)胤讲迦烁綦x器(如循環(huán)器)來實現(xiàn)。

#03

優(yōu)化安裝最小化邊緣衍射

邊緣衍射產(chǎn)生的后向反射可以和與天線陣周長有相同尺寸的環(huán)天線(loop)產(chǎn)生的后向反射相當(dāng)。由于環(huán)的尺寸是雷達(dá)工作波長的很多倍，典型的環(huán)形天線方向圖包含大量的從寬波方向散開的小瓣。

有些天線在安裝時，通過對反射面的整形疏散衍射的能量使其低于威脅雷達(dá)的檢測門限，可以使邊緣衍射變得無害。還有一些天線在安裝時，通過在反射面的邊緣應(yīng)用雷達(dá)吸波材料使阻抗值平滑地下降到周圍結(jié)構(gòu)的阻抗來減少衍射。

為了確保有效，所采取措施在最低威脅頻率上必須至少有四個波長寬，這將大大縮小有效孔徑面積。因此，在雷達(dá)性能和RCS 性能之間必須有個很好的折衷。不管怎樣，由于ESA天線是永久安裝在飛機上某固定位置的，因此，采取措施減少衍射或使其無害是非常有用的。

#04

控制偏差最小化隨機散射

結(jié)構(gòu)模式和天線模式反射的隨機成分可能擴展到很大的角度范圍內(nèi)，因此，不能通過天線的傾斜來避免。為了把它們降低到可接受的程度，天線的微波特性在整個天線陣列內(nèi)必須是均勻的，這需要嚴(yán)格控制制造偏差。 ? 編輯：黃飛

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