复合FSS的毫米波“矩形化”通带频率选择天线罩
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１２所示。
一６Ｓ一 万方数据
２０１６，３８（６）
现代雷达
—１二二［甄 厂丽打
ｌ聚酰亚胺树脂ｌ
胺石英纤维布预浸料之间，高温模压实现天线罩的制 备。测试结果表明，新型天线罩相当于级联了一个窄 带滤波器，具备平顶和陡截止的矩形化滤波特性。该 技术改进了天线罩设计和生产工艺，雷达系统不需要 增加复杂的电路和信号处理算法，就可较大幅度提高 雷达抗压制式宽带干扰的能力，工程实用性较强。
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频率／Ｑ乜 ａ）两屏与四屏ＦＳＳ频率响应曲线
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图８
ＦＳＳ频率响应曲线测试结果
分析入射波与ＦＳＳ不同的夹角对透射性能的影 响，对比如图９所示。当入射角为３００时，透射波谐振 频率发生偏移，带宽变窄，材料损耗变大；透波性能的 矩形化和平顶效果出现恶化。分析认为：不同角度入 射波水平和垂直方向的电场分量不同，导致ＦＳＳ的谐 振强度不同。后续可考虑交叉立体排布ＦＳＳ阵列，形 成立体布局的ＦＳＳ单元结构。
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ｍｅｔｈｏｄ［Ｊ］．Ｊｏｕｒ－
ｎａｌ ｏｆ Ｓｙｓｔｅｍ
Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ，２００９，２１（８）：２４４６—２４４８．
ｃｒｏｓｓ ｓｅｃ—
［２］
ＷＡＮＧ Ｆ Ｗ，ＪＩＡＮＧ Ｗ，ＨＯＮＧ Ｔ，ｅｔ ａ１．Ｒａｄａｒ
ｔｉｏｎ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｗｉｄｅｂａｎｄ ｄａｒ ａｂｓｏｒｂｉｎｇ
３）材料基体具有较好的强度、刚度和韧性，能承
受导弹高速机动、大过载带来的各种应力；
４）成型与加工性好，易于批产工程化。
ＦＳＳ单元设计
与普通天线罩相比，从射频原理上理解，普通天线
将频率选择表面技术应用于复合材料制造的天线 罩上，就可以使天线罩获得频率选择的功能，进行选择 性透波∽。Ｊ。在设计频段内天线罩保持正常的透波； 设计频段外，天线罩相当于一个金属罩，将电磁波屏 蔽。美国的第四代战斗机１７２２和Ｆ３５在机头雷达罩上 采用了该技术，其作用在于，使飞机天线舱在设计频段
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凝缸／（Ｊ№ 图９ 图７毫米波ＦＳＳ双屏加工样片 ４ ０。和３０。入射角时ＦＳＳ透射对比
利用矢量网络分析仪、测试喇叭、吸波材料等搭建 材料空间透射性能测试系统¨０｜。两个测试喇叭分别 放置在聚氨酯吸波材料夹具两侧，分别与矢量网络分 析仪输出／输入端口相连，周围用吸波材料搭建吸波腔 体；同时，为进一步降低环境的回波反射，矢量网络分 析仪设置时域门。测试时，ＦＳＳ试验件嵌套安装在聚 氨酯吸波材料夹具内，从矢量网络分析仪上读取Ｓ：，曲
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预浸料 复合材料板
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复合Ｉｊ§天线罩
机＃劫口工ｌ
参考文献
［１］ 赵伟，李晓．基于有限元法毫米波引信天线罩的仿 真设计［Ｊ］．系统仿真学报，２００９，２１（８）：２４４６—２４４８．
ＺＨＡＯ Ｗｅｉ，ＬＩ Ｘｉａｏ．Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ
ｗａｖｅ
虱ｌＯ人线罩制备流稿
ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｍｉｌｌｉｍｅｔｅｒ—
万方数据
现代雷达
ＦＳＳ谐振单元分为中心连接型、环形或实心单元。 孑Ｌ径型ＦＳＳ类似高通滤波器，在此选用原则为通带带 宽窄、损耗小、具有较好的陡降截止的频率特性、无寄 生谐振。如图１所示，仿真不同谐振单元的透射曲线， Ｙ形单元的３ ｄＢ工作带宽最窄，确定Ｙ形孔径单元结 构为基本单元门ｊ。
厚度为０．０５ ｍｍ，确定Ｙ形枝节长度为２．０ ｍｍ，宽度 为０．３
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图４多屏ＦＳＳ结构频率响应曲线
由仿真结果可知，多屏ＦＳＳ结构的屏数越多，３
现陡降。
带宽越窄，四屏结构的带宽为１．２ ＧＨｚ；且透射曲线出 目前，国内普遍使用的天线罩复合材料主要是玻 璃纤维、芳纶、石英纤维和聚乙烯纤维等增强的树脂基 复合材料，树脂基体主要有环氧树脂、氰酸酯树脂、聚
１
频率选择表面（ＦＳＳ），是由周期性排列的金属贴 片单元或金属屏上周期性开孔单元构成的阵列结构。 基于周期性的谐振单元与不同频率、不同极化的平面 波相互作用，ＦＳＳ具有控制电磁波反射和传输的特点。 空空导弹上引信天线罩常选用轻质耐高温的复合材
料。１一，需具备以下特性：
１）微波传输性能优良且稳定； ２）耐高温、热膨胀系数低，以抵抗高气动加热热 冲击；
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ａｂｓｏｒｂｅｒ ｕｓｉｎｇ ｒｅｓｉｓｔｉｖｅｌｙ ｌｏａｄｅｄ ｓｐｉｒａｌ ＦＳＳ ａｎｄ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌｅｔｔ，２０ １ １，５３
［Ｊ］．Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ
苫．２
（７）：１５３８－１５４１．
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［４］ＣＨＥＮ
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２
ｍｍ。
多屏结构ＦＳＳ设计
为满足ＦＳＳ平顶和陡截止的矩形化滤波特性，需
采用多层ＦＳＳ以加强通带或阻带的截止特性。带通天 线罩通常要求有相对较高的Ｑ值，这就需要多层ＦＳＳ 来实现。将两层或者多层ＦＳＳ级联起来，主要是通过 ＦＳＳ层问电磁场的耦合来调节电性能，可获得平顶和 陡截止的带通特性‘９ Ｊ，如图４所示。
ａｎｔｉ－ｊａｍｍｉｎｇ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ ｓｕｒｆａｃｅｓ；ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｂｙ ｑｕａｒｔｚ ｆｉｂｒｅ；ｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒ ｐａｓｓ—ｂａｎｄ；ｒａｄｏｍｅ
０
引
言
内、外表现出不同的ＲＣＳ特性。美国捕食者Ｃ型无人 机，在机头上方的卫通天线罩上采用ＦＳＳ技术，来控制 飞机头向的ＲＣＳ。该天线罩为鼓包形，对Ｋｕ波段的 卫星通信频段是透明的，在战斗机和导弹常用的雷达 频段则是隐身的旧一。 本文将ＦＳＳ应用于天线罩的设计和制备，对设计 频段外的电磁波隔离并控制散射方向，使天线罩具有 频率选择的功能，即相当于级联一个带通滤波器，进行 选择性透波。复合ＦＳＳ的天线罩将是一种提高雷达抗 压制式宽带干扰能力的简单有效的措施。
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ｍａｔｅｒｉａｌｓ［Ｊ］．ＩＥＴ
Ｍｉｃｒｏｗａｖｅｓ Ａｎｔｅｎｎａｓ Ｐｒｏｐ—
ａｇａｔｉｏｎ，２０１４，８（７）：４９１－４９７． ［３］
ＳＥＭＡＮ Ｆ ｓａｌｉｓｂｕｒｙ Ｃ，ＣＡＨＩＬＬ Ｒ．Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ ｏｆ
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两种四屏ＦＳＳ薄膜结构外覆ＹＨ一５５０的透射 曲线如图６所示。外覆石英增强聚酰亚胺材料作 为ＦＳＳ保护层，谐振频率向低频移动，但３ ｄＢ通带 带宽减小；外覆、内嵌石英增强聚酰亚胺材料，透射
万方数据
・天馈伺系统・
赵伟，等：复合ＦＳＳ的毫米波“矩形化”通带频率选择天线罩
波峰值为一３ ｄＢ，石英增强聚酰亚胺材料层数越多， 整体材料的损耗越大。
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频率／ＯＨｚ ａ）介电常数对ｆ？ＳＳ传输特性影Ⅱ自
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的结构强度，每层ＹＨ一５５０的厚度不大于０．１
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图５
多屏ＦＳＳ结构复合聚酰亚胺保护层
摘要：设计和制备一种基于ＰＳＳ的毫米波频率选择透波的轻质耐高温天线罩。在薄膜覆铜板材料上设计周期性排列的图案 形成ＦＳＳ，并将多层ＦＳＳ夹入多层石英纤维增强聚酰亚胺预浸料之间，高温模压实现天线罩的制备。测试结果表明：新型天 线罩相当于级联了一个窄带滤波器，具备平顶和陡截止的矩形化滤波特性，有利于提高雷达抗压制式宽带干扰的能力。 关键词：频率选择表面；石英纤维增强聚酰亚胺；矩形化通带；天线罩 中图分类号：ＴＮ９７５ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００４—７８５９（２０１６）０６—００６３－０４
基金项目：中国空空导弹研究院科技创新基金项目 通信作者：赵伟 Ｅｍａｉｌ：ｚｈａｏｗｅｉ０３６１７＠１６３．ｃｏｎ 收稿日期：２０１６－０１—２２ 修订日期：２０１６－０３—２０
罩的设计工作相当于射频传输线的设计，其关键是阻 抗匹配和减小衰减；复合ＦＳＳ的天线罩相当于为传输 线级联上一个带通滤波器，除匹配和衰减外，其关键问 题是ＦＳＳ的谐振设计。 ＦＳＳ传输特性的主要参数有中心频率、带宽和传输 系数等。而影响这些参数的因素包括ＦＳＳ单元的几何 形状、单元大小、单元排布周期以及排布方式，电磁波的 极化方式。ＦＳＳ设计中阵列周期的选择主要应考虑避 免结构在规定频域内表面波传播。此外，ＦＳＳ的谐振频 率与带宽会随着电磁波的入射角度变化而变化。 一６３—
酰亚胺树脂、有机硅树脂，以及氟塑料和双马树脂等材
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料。复合材料的耐温性主要取决于树脂基体，其中聚 酰亚胺是典型的高温聚合物基材料。因此，四屏ＦＳＳ 薄膜结构外层覆盖石英增强聚酰亚胺材料（牌号：ＹＨ一
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Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ ｋｉｎｄ ｏｆ ｒａｄｏｍｅ ｗｉｔｈ ｍｕｌｔｉ—ｂａｎｄ ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ ｗａｖｅ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｂａｓｅｄ
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ＦＳＳ ｉｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ａｎｄ ｐｒｏｃｅｓｓｅｄ．Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｓｅｌｅｃ—
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ｓｕｒｆａｃｅ ｉｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｃｏｐｐｅｒ ｃｌａｄ ｌａｍｉｎａｔｅ ａｎｄ ｉｓ ｆｉｌｌｅｄ ｉｎ ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ ｐｒｅｐｒｅｇ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｂｙ ｑｕａｒｔｚ ｆｉｂｒｅ．Ｔｈｅ
加工的Ｋａ波段两屏ＦＳＳ与四屏ＦＳＳ的透射曲线 对比如图８ａ）所示，六屏ＦＳＳ与四屏ＦＳＳ的透射曲线 对比如图８ｂ）所示。由测试结果可知：ＦＳＳ具有电磁 波带通滤波器的空间透射性能，具有较好的陡降截止
ｍ—ｌＵ ＜－１５
的频率特性；ＦＳＳ结构的屏数越多，通带带宽越窄。
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－３５
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线，即为材料透射性能曲线。
基于ＦＳＳ天线罩制备流程
将加工完成的ＦＳＳ板材夹层在聚酰亚胺石英纤
维布预浸料中，３００。Ｃ高温模压成型制备天线罩。单
层ＦＳＳ厚度小于ｏ．１ ｍｍ，两侧各增加两层聚酰亚胺
预浸料，每层预浸料厚度为０．１ ｍｍ，则天线罩的总厚 度不超过０．５ｍｍ，制备流程如图１０所示。制备的天 线罩样件如图１１所示，天线罩测试的透射曲线如图
第３８卷第６期 ２０１６年６月
现代雷达
Ｍｏｄｅｒｎ Ｒａｄａｒ
Ｖ０１．３８
Ｎｏ．６
Ｊｕｎｅ ２０１６
・天馈伺系统・ＤＯＩ：１０．１６５９２／ｊ．ｃｎ ｋｉ
１００４—７８５９．２０１６．０６．０１５
复合ＦＳＳ的毫米波“矩形化＂通带频率选择天线罩
赵伟，刘建新，赵腾伦
（中国空空导弹研究院第八研究所，
河南洛阳４７１００９）
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ｄｏｍｅ ｉｓ ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ ｂｙ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ ｍｏｌｄｉｎｇ ａｎｄ ｈｉｇｈ—ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｕｒｉｎｇ．Ｔｈｅ ｍｅａｓｕｒｅｄ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ－ｔｈｅ ｒａｄｏｍｅ ｓｉｄｅｒｅｄ
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ｈｉｇｈ ｐａｓｓ ｆｉｌｔｅｒ ｗｉｔｈ
Ｎｏｖｅｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ ａｔ
Ｒａｄｏｍｅ ｗｉｔｈ“Ｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒ＂Ｐａｓｓ－ｂａｎｄ
Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｂａｓｅｄ
ｏｎ
Ｍｉｌｌｉｍｅｔｅｒ．ｗａｖｅ
ＦＳＳ
ＺＨＡＯ Ｗｅｉ，ＬＩＵ Ｊｉａｎｘｉｎ，ＺＨＡＯ Ｔｅｎｇｌｕｎ
（Ｔｎｅ
Ｎｏ．８ Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｃｈｉｎａ Ａｉｒｂｏｒｎ Ｍｉｓｓｉｌｅ Ａｃａｄｅｍｙ，Ｌｕｏｙａｎｇ ４７ １ ００９，Ｃｈｉｎａ）
一６Ｓ一 万方数据
２０１６，３８（６）
现代雷达
—１二二［甄 厂丽打
ｌ聚酰亚胺树脂ｌ
胺石英纤维布预浸料之间，高温模压实现天线罩的制 备。测试结果表明，新型天线罩相当于级联了一个窄 带滤波器，具备平顶和陡截止的矩形化滤波特性。该 技术改进了天线罩设计和生产工艺，雷达系统不需要 增加复杂的电路和信号处理算法，就可较大幅度提高 雷达抗压制式宽带干扰的能力，工程实用性较强。
霎焉 卜
肇一１５
］＿酾＿，八 。Ａ／
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频率／Ｑ乜 ａ）两屏与四屏ＦＳＳ频率响应曲线
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－，－３０（ ５爵０３ ７鲁０１
０１１１／ｉ＋ｏ １｜ｊｊ娟３｜拍５ 频率／（丑ｋ ｂ）六驿与Ｉ四屏ＦＳＳ频率啊应曲线
图８
ＦＳＳ频率响应曲线测试结果
分析入射波与ＦＳＳ不同的夹角对透射性能的影 响，对比如图９所示。当入射角为３００时，透射波谐振 频率发生偏移，带宽变窄，材料损耗变大；透波性能的 矩形化和平顶效果出现恶化。分析认为：不同角度入 射波水平和垂直方向的电场分量不同，导致ＦＳＳ的谐 振强度不同。后续可考虑交叉立体排布ＦＳＳ阵列，形 成立体布局的ＦＳＳ单元结构。
ｆｕｚｅ ｒａｄｏｍｅ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ
ｍｅｔｈｏｄ［Ｊ］．Ｊｏｕｒ－
ｎａｌ ｏｆ Ｓｙｓｔｅｍ
Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ，２００９，２１（８）：２４４６—２４４８．
ｃｒｏｓｓ ｓｅｃ—
［２］
ＷＡＮＧ Ｆ Ｗ，ＪＩＡＮＧ Ｗ，ＨＯＮＧ Ｔ，ｅｔ ａ１．Ｒａｄａｒ
ｔｉｏｎ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｗｉｄｅｂａｎｄ ｄａｒ ａｂｓｏｒｂｉｎｇ
３）材料基体具有较好的强度、刚度和韧性，能承
受导弹高速机动、大过载带来的各种应力；
４）成型与加工性好，易于批产工程化。
ＦＳＳ单元设计
与普通天线罩相比，从射频原理上理解，普通天线
将频率选择表面技术应用于复合材料制造的天线 罩上，就可以使天线罩获得频率选择的功能，进行选择 性透波∽。Ｊ。在设计频段内天线罩保持正常的透波； 设计频段外，天线罩相当于一个金属罩，将电磁波屏 蔽。美国的第四代战斗机１７２２和Ｆ３５在机头雷达罩上 采用了该技术，其作用在于，使飞机天线舱在设计频段
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ｆ１Ｈ Ｊ３
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凝缸／（Ｊ№ 图９ 图７毫米波ＦＳＳ双屏加工样片 ４ ０。和３０。入射角时ＦＳＳ透射对比
利用矢量网络分析仪、测试喇叭、吸波材料等搭建 材料空间透射性能测试系统¨０｜。两个测试喇叭分别 放置在聚氨酯吸波材料夹具两侧，分别与矢量网络分 析仪输出／输入端口相连，周围用吸波材料搭建吸波腔 体；同时，为进一步降低环境的回波反射，矢量网络分 析仪设置时域门。测试时，ＦＳＳ试验件嵌套安装在聚 氨酯吸波材料夹具内，从矢量网络分析仪上读取Ｓ：，曲
桩Ｆ—至
预浸料 复合材料板
卜＿一
复合Ｉｊ§天线罩
机＃劫口工ｌ
参考文献
［１］ 赵伟，李晓．基于有限元法毫米波引信天线罩的仿 真设计［Ｊ］．系统仿真学报，２００９，２１（８）：２４４６—２４４８．
ＺＨＡＯ Ｗｅｉ，ＬＩ Ｘｉａｏ．Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ
ｗａｖｅ
虱ｌＯ人线罩制备流稿
ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｍｉｌｌｉｍｅｔｅｒ—
万方数据
现代雷达
ＦＳＳ谐振单元分为中心连接型、环形或实心单元。 孑Ｌ径型ＦＳＳ类似高通滤波器，在此选用原则为通带带 宽窄、损耗小、具有较好的陡降截止的频率特性、无寄 生谐振。如图１所示，仿真不同谐振单元的透射曲线， Ｙ形单元的３ ｄＢ工作带宽最窄，确定Ｙ形孔径单元结 构为基本单元门ｊ。
厚度为０．０５ ｍｍ，确定Ｙ形枝节长度为２．０ ｍｍ，宽度 为０．３
澎≤≯『ｉ？：蕊
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一
∥‘？’鬻。
ｍ’）
妻一ｌｏ
釉ｓ 蓊－２Ｃ
—ｊｆ
１ｆｌＩｌ
一…’
图４多屏ＦＳＳ结构频率响应曲线
由仿真结果可知，多屏ＦＳＳ结构的屏数越多，３
现陡降。
带宽越窄，四屏结构的带宽为１．２ ＧＨｚ；且透射曲线出 目前，国内普遍使用的天线罩复合材料主要是玻 璃纤维、芳纶、石英纤维和聚乙烯纤维等增强的树脂基 复合材料，树脂基体主要有环氧树脂、氰酸酯树脂、聚
１
频率选择表面（ＦＳＳ），是由周期性排列的金属贴 片单元或金属屏上周期性开孔单元构成的阵列结构。 基于周期性的谐振单元与不同频率、不同极化的平面 波相互作用，ＦＳＳ具有控制电磁波反射和传输的特点。 空空导弹上引信天线罩常选用轻质耐高温的复合材
料。１一，需具备以下特性：
１）微波传输性能优良且稳定； ２）耐高温、热膨胀系数低，以抵抗高气动加热热 冲击；
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ａｂｓｏｒｂｅｒ ｕｓｉｎｇ ｒｅｓｉｓｔｉｖｅｌｙ ｌｏａｄｅｄ ｓｐｉｒａｌ ＦＳＳ ａｎｄ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌｅｔｔ，２０ １ １，５３
［Ｊ］．Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ
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（７）：１５３８－１５４１．
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一二
［４］ＣＨＥＮ
Байду номын сангаас
Ｈ Ｙ，ＺＨＡＮＧ Ｈ Ｂ，ＤＥＮＧ Ｌ Ｊ．Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ
２
ｍｍ。
多屏结构ＦＳＳ设计
为满足ＦＳＳ平顶和陡截止的矩形化滤波特性，需
采用多层ＦＳＳ以加强通带或阻带的截止特性。带通天 线罩通常要求有相对较高的Ｑ值，这就需要多层ＦＳＳ 来实现。将两层或者多层ＦＳＳ级联起来，主要是通过 ＦＳＳ层问电磁场的耦合来调节电性能，可获得平顶和 陡截止的带通特性‘９ Ｊ，如图４所示。
ａｎｔｉ－ｊａｍｍｉｎｇ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ ｓｕｒｆａｃｅｓ；ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｂｙ ｑｕａｒｔｚ ｆｉｂｒｅ；ｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒ ｐａｓｓ—ｂａｎｄ；ｒａｄｏｍｅ
０
引
言
内、外表现出不同的ＲＣＳ特性。美国捕食者Ｃ型无人 机，在机头上方的卫通天线罩上采用ＦＳＳ技术，来控制 飞机头向的ＲＣＳ。该天线罩为鼓包形，对Ｋｕ波段的 卫星通信频段是透明的，在战斗机和导弹常用的雷达 频段则是隐身的旧一。 本文将ＦＳＳ应用于天线罩的设计和制备，对设计 频段外的电磁波隔离并控制散射方向，使天线罩具有 频率选择的功能，即相当于级联一个带通滤波器，进行 选择性透波。复合ＦＳＳ的天线罩将是一种提高雷达抗 压制式宽带干扰能力的简单有效的措施。
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ｍａｔｅｒｉａｌｓ［Ｊ］．ＩＥＴ
Ｍｉｃｒｏｗａｖｅｓ Ａｎｔｅｎｎａｓ Ｐｒｏｐ—
ａｇａｔｉｏｎ，２０１４，８（７）：４９１－４９７． ［３］
ＳＥＭＡＮ Ｆ ｓａｌｉｓｂｕｒｙ Ｃ，ＣＡＨＩＬＬ Ｒ．Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ ｏｆ
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两种四屏ＦＳＳ薄膜结构外覆ＹＨ一５５０的透射 曲线如图６所示。外覆石英增强聚酰亚胺材料作 为ＦＳＳ保护层，谐振频率向低频移动，但３ ｄＢ通带 带宽减小；外覆、内嵌石英增强聚酰亚胺材料，透射
万方数据
・天馈伺系统・
赵伟，等：复合ＦＳＳ的毫米波“矩形化”通带频率选择天线罩
波峰值为一３ ｄＢ，石英增强聚酰亚胺材料层数越多， 整体材料的损耗越大。
蒸．－撂Ｉ
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２０ ２５ ３０ ３５
频率／ＯＨｚ ａ）介电常数对ｆ？ＳＳ传输特性影Ⅱ自
一
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驴～＿蜘
５５０）作为ＦＳＳ薄膜结构的保护层，如图５所示。ＹＨ一 ５５０瞬时最大耐温５５０。Ｃ，石英纤维作为骨架增强材料
的结构强度，每层ＹＨ一５５０的厚度不大于０．１
ｍｍ。
勾嵌Ⅵ｛．ｊ ５Ｉ
图５
多屏ＦＳＳ结构复合聚酰亚胺保护层
摘要：设计和制备一种基于ＰＳＳ的毫米波频率选择透波的轻质耐高温天线罩。在薄膜覆铜板材料上设计周期性排列的图案 形成ＦＳＳ，并将多层ＦＳＳ夹入多层石英纤维增强聚酰亚胺预浸料之间，高温模压实现天线罩的制备。测试结果表明：新型天 线罩相当于级联了一个窄带滤波器，具备平顶和陡截止的矩形化滤波特性，有利于提高雷达抗压制式宽带干扰的能力。 关键词：频率选择表面；石英纤维增强聚酰亚胺；矩形化通带；天线罩 中图分类号：ＴＮ９７５ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００４—７８５９（２０１６）０６—００６３－０４
基金项目：中国空空导弹研究院科技创新基金项目 通信作者：赵伟 Ｅｍａｉｌ：ｚｈａｏｗｅｉ０３６１７＠１６３．ｃｏｎ 收稿日期：２０１６－０１—２２ 修订日期：２０１６－０３—２０
罩的设计工作相当于射频传输线的设计，其关键是阻 抗匹配和减小衰减；复合ＦＳＳ的天线罩相当于为传输 线级联上一个带通滤波器，除匹配和衰减外，其关键问 题是ＦＳＳ的谐振设计。 ＦＳＳ传输特性的主要参数有中心频率、带宽和传输 系数等。而影响这些参数的因素包括ＦＳＳ单元的几何 形状、单元大小、单元排布周期以及排布方式，电磁波的 极化方式。ＦＳＳ设计中阵列周期的选择主要应考虑避 免结构在规定频域内表面波传播。此外，ＦＳＳ的谐振频 率与带宽会随着电磁波的入射角度变化而变化。 一６３—
酰亚胺树脂、有机硅树脂，以及氟塑料和双马树脂等材
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料。复合材料的耐温性主要取决于树脂基体，其中聚 酰亚胺是典型的高温聚合物基材料。因此，四屏ＦＳＳ 薄膜结构外层覆盖石英增强聚酰亚胺材料（牌号：ＹＨ一
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Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ ｋｉｎｄ ｏｆ ｒａｄｏｍｅ ｗｉｔｈ ｍｕｌｔｉ—ｂａｎｄ ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ ｗａｖｅ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｂａｓｅｄ
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ＦＳＳ ｉｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ａｎｄ ｐｒｏｃｅｓｓｅｄ．Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｓｅｌｅｃ—
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ｓｕｒｆａｃｅ ｉｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｃｏｐｐｅｒ ｃｌａｄ ｌａｍｉｎａｔｅ ａｎｄ ｉｓ ｆｉｌｌｅｄ ｉｎ ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ ｐｒｅｐｒｅｇ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｂｙ ｑｕａｒｔｚ ｆｉｂｒｅ．Ｔｈｅ
加工的Ｋａ波段两屏ＦＳＳ与四屏ＦＳＳ的透射曲线 对比如图８ａ）所示，六屏ＦＳＳ与四屏ＦＳＳ的透射曲线 对比如图８ｂ）所示。由测试结果可知：ＦＳＳ具有电磁 波带通滤波器的空间透射性能，具有较好的陡降截止
ｍ—ｌＵ ＜－１５
的频率特性；ＦＳＳ结构的屏数越多，通带带宽越窄。
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线，即为材料透射性能曲线。
基于ＦＳＳ天线罩制备流程
将加工完成的ＦＳＳ板材夹层在聚酰亚胺石英纤
维布预浸料中，３００。Ｃ高温模压成型制备天线罩。单
层ＦＳＳ厚度小于ｏ．１ ｍｍ，两侧各增加两层聚酰亚胺
预浸料，每层预浸料厚度为０．１ ｍｍ，则天线罩的总厚 度不超过０．５ｍｍ，制备流程如图１０所示。制备的天 线罩样件如图１１所示，天线罩测试的透射曲线如图
第３８卷第６期 ２０１６年６月
现代雷达
Ｍｏｄｅｒｎ Ｒａｄａｒ
Ｖ０１．３８
Ｎｏ．６
Ｊｕｎｅ ２０１６
・天馈伺系统・ＤＯＩ：１０．１６５９２／ｊ．ｃｎ ｋｉ
１００４—７８５９．２０１６．０６．０１５
复合ＦＳＳ的毫米波“矩形化＂通带频率选择天线罩
赵伟，刘建新，赵腾伦
（中国空空导弹研究院第八研究所，
河南洛阳４７１００９）
ｃａｎ
ｄｏｍｅ ｉｓ ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ ｂｙ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ ｍｏｌｄｉｎｇ ａｎｄ ｈｉｇｈ—ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｕｒｉｎｇ．Ｔｈｅ ｍｅａｓｕｒｅｄ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ－ｔｈｅ ｒａｄｏｍｅ ｓｉｄｅｒｅｄ
ａｓ ａ
ｂｅ
ｃｏｎ—
ｈｉｇｈ ｐａｓｓ ｆｉｌｔｅｒ ｗｉｔｈ
Ｎｏｖｅｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ ａｔ
Ｒａｄｏｍｅ ｗｉｔｈ“Ｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒ＂Ｐａｓｓ－ｂａｎｄ
Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｂａｓｅｄ
ｏｎ
Ｍｉｌｌｉｍｅｔｅｒ．ｗａｖｅ
ＦＳＳ
ＺＨＡＯ Ｗｅｉ，ＬＩＵ Ｊｉａｎｘｉｎ，ＺＨＡＯ Ｔｅｎｇｌｕｎ
（Ｔｎｅ
Ｎｏ．８ Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｃｈｉｎａ Ａｉｒｂｏｒｎ Ｍｉｓｓｉｌｅ Ａｃａｄｅｍｙ，Ｌｕｏｙａｎｇ ４７ １ ００９，Ｃｈｉｎａ）