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FSS天线罩功率传输系数
上海东峻
EastWave
【天线罩篇】


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。

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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。

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FSS缩减RCS原理


01
案例介绍

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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


02
仿真流程


step1:选择天线罩计算模式

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step2:模式参数设置

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step3:新建材料

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step4:建立几何模型 

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;


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FSS天线罩


step5:模式参数设置

设置天线罩模式相关的必要参数。


step6:设置网格

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网格视图

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放大显示


step7:启动计算

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。


step7:查看结果

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功率传输系数结果




03
亮点操作技巧--FSS罩建模

① 天线罩建模

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。


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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 




② 提取外表面
  • 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。

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    创建等厚度体



③ 频选单元建模

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。


说明:

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。


④ 频选单元铺设

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。



频选铺设注意事项:

  • 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。



END

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