摘要：X射线聚焦望远镜是进行空间X射线观测的核心设备,为保证其观测结果的准确性,需要对进入聚焦镜的低能电子进行有效偏转,达到降低本底噪声的目的.本文针对增强型X射线时变与偏振空间天文台(enhanced X-ray timing and polarimetry mission,eXTP)聚焦镜电子偏转器研制工作,满足聚焦镜光学系统对于低能电子的偏转需求,兼顾轻量化、电子偏转能力以及电磁兼容性能等问题,采用有限元分析软件COMSOL Multiphysics建立了电子偏转器及聚焦镜镜片的全物理仿真模型,分析了磁感应强度分布、电子偏转轨迹以及磁场对聚焦镜镜片的影响,完成了电子偏转器电磁参数设计.模拟结果表明,电子偏转器周围空间中磁感应强度沿半径方向减小,两根辐条正中间磁感应强度最大值可达0.027 T.在磁感应强度平面及纵向分布中,当半径大于280 mm或纵向距离大于60 mm时,磁感应强度小于5×10^(–5)T(0.5 Gs),满足电磁兼容性能设计要求.当入射角≤10°时,电子偏转效率随电子能量和入射角增大而减小,50 keV能量以下电子偏转效率可达100%,满足电子偏转设计要求.聚焦镜镜片底端距离电子偏转器130 mm时,聚焦镜镜片在磁场的作用下,应力大小仅为10^(–3)N/m^(2)量级,形变大小仅为10^(–5)nm量级,表明磁场不会对聚焦镜的光学性能产生影响.这些结果为eXTP聚焦镜电子偏转器的研制工作提供了重要参考.

摘要：防除冰/隐身一体化材料在航空航天、特别是无人机领域具有重要的研究价值和应用潜力。采用硅氧烷偶联反应制备了石墨/硅基凝胶复合材料,研究了石墨添加量对凝胶疏水性、导热性及吸波性能的影响。试验结果表明:当石墨添加量为40%时,硅基凝胶的疏水角为109.3°±2.3°,样品中央的温度为69.6℃(100℃加热60 s),最大拉伸强度为0.5121 MPa,有效吸收带宽6.83 GHz@1.61 mm(9.70~16.53 GHz)。通过对凝胶电导率和缺陷等微观因素的表征,阐明了硅基凝胶疏水、导热、吸波性能内在的耦合机制。该研究为同时实现飞行器的隐身和防除冰功能提供了一种工艺简单的材料设计策略。

摘要：基于互补开口谐振单环(complementary split ring resonator,CSRR)的电磁特性,设计了一种新型人工磁导体(artificial magnetic conductor,AMC)结构CSRR-AMC.通过与方形贴片人工磁导体的反射相位对比发现,该结构在X极化和Y极化波垂直照射条件下可分别实现小型化和多同相反射频带.基于此特性,设计了一种仅由单一CSRR-AMC结构组成的宽带低雷达截面反射屏.该设计将相邻CSRR-AMC单元正交化排布,通过优化单元结构实现宽带相位对消,降低后向散射能量.测试结果表明,样品在7.38—10.47GHz范围内后向RCS减缩量达到10dB以上,相对带宽达到34.6%,为宽带低反射屏设计提供了新的方法.

摘要：设计了一种高吸波率、宽入射角、无表面损耗层的超材料吸波体,并将其用于微带天线的带内雷达散射截面(radar cross section,RCS)减缩.实验结果表明:设计的吸波体的厚度为0.3mm,吸波率达99.9%,相比普通微带天线,加载该吸波体后的天线在工作频带内法向RCS减缩都在3dB以上,最大减缩16.7dB,单站RCS在-30°—+30°角域、双站RCS在-90°—+90°角域减缩超过3dB,且天线辐射性能保持不变.证实了该吸波体具有良好的吸波效果,可以应用于微带天线的带内隐身.

摘要：设计了一种同时具备高增益和宽带低散射特征的波导缝隙天线.将蚀刻有互补开口谐振环的方形贴片人工磁导体正交布阵得到宽带低雷达截面积(RCS)反射屏并以之代替原天线的全金属反射板,通过优化反射屏的加载方式,在展宽天线工作频带、提高天线增益的同时,实现了宽频域范围内天线鼻锥方向RCS减缩.实测结果表明:加载低RCS反射屏的缝隙天线工作带宽增加了100 MHz,前向增益提高了3.2 dB,在5.52—6.63GHz范围内RCS减缩量达10 dB以上,减缩带宽达到20%.

摘要：针对Duffing振子进行同频微弱信号检测时存在的检测盲区,提出了一种策动力移相法予以消除.结合微弱信号特性对检测盲区表达式进行分析,得出了策动力与待测信号的"相差"位于检测盲区时的角度范围,通过使策动力相位产生相移量π后实现对同频信号的检测,实验证明了方法的可行性.为了克服定性分析的不足和有效区分振子系统信号检测过程中出现的不同状态,构造了一个基于类Halmiton系统的检测统计量,并设计了基于该统计量的任意频率信号检测方法步骤,方法的核心是以检测统计量出现极大值处所在的连续两个频点作为待测信号的频率范围.在不同检测过程的仿真实验基础上,给出了混沌、间歇混沌和大周期的检测统计量数值范围,进而利用该数值范围作为判据实现了对任意频率信号的检测.实验结果表明,该方法不仅为系统状态提供了定量的判据准则,而且提高了信号检测性能,进一步完善了现有利用Duffing振子进行微弱信号检测的方法.

摘要：利用超材料概念,通过在接地面上蚀刻条形缝隙图案,并引入"八木"天线中的反射器和引向器的设计思想,设计并且制作了一种超宽带强定向型贴片天线.仿真结果表明,天线相对带宽为65.3%(6.9—13.6 GHz),带内回波损耗均在-10 d B以下,整个频段内天线的增益均在4.4 d Bi以上.由于接地板上蚀刻的超材料结构的左手特性影响了天线介质基底的等效媒质参数,天线电磁场的传播方向被改变,天线辐射场主要集中在水平方向而不是传统贴片天线的垂直方向.在传统的贴片天线上引入反射器和引向器增强了天线的方向性.实验结果与仿真结果有较好的一致性.

摘要：基于开口谐振环(split-ring resonator,SRR)奇异的电磁特性,设计并制备了一种覆盖C和X波段的高增益SRR-Vivaldi端射天线.采用等效分析方法对SRR结构谐振特性进行了研究,并将其应用于传统Vivaldi天线指数渐变槽线前方,使SRR结构形成特殊谐振能力的引向器,将天线表面电流集中于端射方向,在保证天线尺寸和带宽不变的前提下,实现了天线增益的有效提升.仿真和测试结果表明,新型SRR-Vivaldi天线在C波段增益平均提高75.44%,xoy面和xoz面半功率波束宽度都缩减20°以上;在X波段增益平均提高24.46%,xoz面半功率波束宽度大约缩减25°.该结构具有低成本、设计简单、便于加工、利于共形等优点,为端射天线提高增益和增强定向性提供了新思路.

摘要：提出了共享孔径雷达吸波材料(shared aperture radar absorbing material,SA-RAM)的设计方法.该方法将无源人工电磁媒质(metamaterials,MTM)的散射问题等效为有源阵列的辐射问题进行研究,利用阵列天线原理对有限周期MTM单元构成的MTM子孔径的位置信息、幅度信息、相位信息进行优化设计,实现具有不同功能的SA-RAM.在此基础上,设计了一种基于人工磁导体(artificial magnetic conductor,AMC)子孔径和完美吸波体(perfect metamaterial absorber,PMA)子孔径的SA-RAM,该SA-RAM通过将AMC子孔径与PMA子孔径交错布阵,实现了具有吸波和相位相消特性的SA-RAM.仿真和实验结果表明,该SA-RAM较金属板的后向雷达散射截面(radar cross section,RCS)在5.5—8.3 GHz都有明显的减缩,在5.54 GHz处的减缩是由于PMA的高吸波率引起的,在7.0 GHz处的减缩是由于AMC子孔径和PMA子孔径相位相消引起的.研究结果对频域和空域隐身相结合的雷达吸波材料设计具有重要的指导意义.

摘要：设计并制备了一种兼具高增益和低雷达散射截面(radar cross section,RCS)的微带天线,通过给原始微带天线加载双屏频率选择表面(frequency selective surface,FSS)覆层,使其具有宽带的3 d B增益带宽和宽带、宽角度的低RCS特性.该FSS单元的上层是四个开口处都焊有电阻的金属环结构,下层是中间和四边都开缝的金属贴片结构.上层加载的电阻主要用于吸收雷达入射波,减缩天线RCS;下层的贴片和天线地板构成Fabry-Perot谐振腔,提高天线增益.在5.75—11.37 GHz频带内,S22<-10 d B,S12<-10 d B;在11.21—11.54 GHz频带内,S11反射系数相位曲线斜率为正,幅度模值均在0.86以上.实验结果表明:与原始天线相比,在谐振频点11.73 GHz处,天线增益提高3.4 d B,E,H面的半功率波束宽度分别减小16°和50°;天线的3 d B增益带宽为10.00—12.40 GHz,完全覆盖阻抗带宽.在4.10—11.30 GHz频带内,天线法向RCS均有3 d B以上的减缩,最大减缩23.08 d B;4.95 GHz处的单站RCS在-20°—20°的角域、双站RCS在-37°—37°的角域均有3 d B以上的减缩.实验结果证实了该FSS覆层可用于同时改善天线的辐射和散射性能.