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电磁不连续和缺陷结构表面波散射特性

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由于隐身飞机表面涂覆有吸波材料,为了控制飞机总重量,要求涂覆的材料轻薄,这就形成

了能够有效传输表面波的导波结构——能够形成传输横磁模式(TM)基模 TM01。于此同时,当照射波通过飞机表面传导的表面波遇到电磁不连续或缺陷结构时,将激励起大量空间散射波和入射方向的回波。这都是影响RCS性能的重要因素。


目录


  
  • 表面波传输理论    
  • 电磁不连续结构表面波电磁散射特性    
  • 参考文献    

*

As shown below👇

表面波传输理论

当镜面和腔体等主要散射源被抑制后,表面波在电磁不连续和缺陷结构处产生的回波散射和空间散射成为重要的散射源。

为了分析表面波散射行为,表面波传输模型如图,

 


理想金属表面覆盖一层厚度为 h的介质,介质平板中的电参数 μ 表示介质磁导率,ε 表示介电常数;空气中的磁导率为 μ0,介电常数 ε0。由麦克斯韦方程和本构关系可以得到电磁场满足的波动方程

 

式中:ET、HT 分别表示横向(xOy 平面)电场和磁场;Ez、Hz分别表示纵向(z 向)电场和磁场;ω 表示角频率;k2=ω2εμ=k02εrμr表示波数,εr表示介质相对

介电常数,μr表示相对磁导率,k0表示自由空间波数;αz表示 z方向的单位矢量。从上式可以看出,只要求得纵向电场和纵向磁场,就能得到横向电磁场所满足的方程,从而求得横向电磁场的分布。





电磁不连续结构表面波电磁散射特性

  1. 凸面不连续结构

    • 表面波在传输过程中会不断向空间散射而衰减。
    • 当凸面半径超过一定值(如10倍波导波长)时,衰减系数接近0,即表面波的传播几乎不受影响。
  2. 凹面不连续结构

    • 与凸面结构不同,凹面结构的表面波在传输过程中不发生衰减。
  3. 二面倾角结构

    • 当倾角在30°范围内时,能够有效抑制表面波的空间散射效率在10%以内。
    • 同时,这种结构的回波散射也相对较弱。
  4. 缝隙和台阶结构

    • 缝隙结构由于几何不连续性的存在,导致飞行器表面电流的不连续,从而引起雷达散射截面(RCS)增大。
    • 台阶结构的散射可以分解为三部分:表面行波传播到台阶处产生的反向传播行波、入射波照射到台阶棱边时的散射以及类似二面角反射器的后向散射。
    • 缝隙和台阶的表面波散射与结构尺寸之间存在半波谐振关系,且回波散射和空间散射抑制难以兼顾。
 


参考文献



   

[1] 余龙舟,黄江涛,钟世东,等.电磁不连续和缺陷结构表面波散射特性[J].航空学报,2024,45(12):274-286.

[2]李业华,刘政,聂秉毅.一种表面波衰减率测量方法研究[J].电子测量技术,2024,47(12):52-58.DOI:10.19651/j.cnki.emt.2415751.

[3]张珊.雷达吸波材料的低频表面波衰减性能研究[D].电子科技大学,2022.DOI:10.27005/d.cnki.gdzku.2022.004630.


来源:微波工程仿真
隐身航空电子电场理论材料控制
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首次发布时间:2025-07-12
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周末--电磁仿真
博士 微波电磁波
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HFSS波端口的设置

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