FSS(Frequency Selective Surface)又称为频率选择表面。通常是由无源谐振单元组成的周期性阵列。FSS对特定频率的电磁波具有选择通过作用,相当于空间虑波器。将FSS铺设在天线罩内表面,构成FSS天线罩。
频选表面
FSS天线罩的作用主要是缩减雷达舱工作频带之外的RCS,其缩减原理是:FSS对工作频带外的电磁波具有很低的透波率,当带外电磁波入射到FSS表面时,会以天线罩外形为界,沿着镜像方向散射,后向反射很微弱,带外单站RCS大幅度降低。
FSS缩减RCS原理
本案例是用天线罩模式计算FSS天线罩功率传输系数,扫描方式为宽频扫角,仿真目标是天线罩透波率。
扫描方式:宽频扫角;
频率范围:2GHz-18GHz;
扫描角度:透波率仿真0°到30°,间隔10°;
天线阵幅度分布:等幅;
天线罩尺寸:216mm×216mm×360mm
本案例的FSS天线罩包含介质天线罩、FSS阵列,其中FSS阵列 包含金属和介质材料两部分。建立FSS天线罩主要有以下内容:
介质天线罩:正切卵形天线罩 ;
FSS阵列金属部分:金属薄层(正切卵形天线罩的外表面);
FSS阵列介质材料部分:频选单元(介质材料缝隙阵列),重叠到金属薄层的位置;
介质材料缝隙阵列的优先级需要高于金属薄层,即通过材料覆盖的方式形成FSS阵列;
FSS天线罩
设置天线罩模式相关的必要参数。
网格视图
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在仿真计算的过程中,可以链接实时场,观察脉冲入射到模型的辐射及散射动态过程。
功率传输系数结果
本案例介质天线罩(频选铺设曲面)是一个正切卵形天线罩。具体建立天线罩的步骤:菜单栏选择 建模->新建几何结构体->新建天线罩->新建正切卵形天线罩。
设置正切卵形天线罩参数,名称命名为radomeOgive。参数如图。
点击确定后,正切卵形天线罩就建模完成。
该模型需要赋予材料属性,鼠标右击radomeOgive ,弹出的菜单选择 设置材料 ,材料选择 mat_radome 。
鼠标右击新建的天线罩的模型,点击转化为表面。
鼠标选中天线罩的外表面,右击,选择通过选中表面创建,点击创建等厚度体。
创建等厚度体
本案例的频选单元是一个方环结构,是一种透波频选。具体建模过程:点击建模->新建几何结构体->新建高级模型->新建管道。
频选单元模型需要赋予材料属性,鼠标右击cell,弹出的菜单选择设置材料,材料选择mat_radome。
鼠标右击solid_cell,点击属性,切换到坐标变换。
切换到杂项,添加局部网格细分区域。
这里把频选单元向z负方向平移一定距离,目的是给金属薄层挖缝做准备。
下面通过曲面阵列铺设功能将介质材料缝隙铺设到金属薄层(天线罩外表面),菜单选择建模->新建阵列->新建曲面阵列铺设。
频选单元铺设完成后,单独的“solid_cell”就可以删除。
把所有物体打包成一个组。
至此,FSS天线罩就建模完成。
介质材料缝隙单元铺设的时候要保证介质材料可以完全覆盖金属,否则会造成不透波。
频选单元必须位于金属薄层的上方,表示介质材料缝隙的优先级高于金属层,通过材料覆盖的方式形成缝隙。