發(fā)布時(shí)間：2020-11-22 02:25

　　 新型人工電磁材料由一種由亞波長(zhǎng)電磁諧振單元組成的人工復(fù)合媒質(zhì),可實(shí)現(xiàn)一系列新型電磁功能,備受科研工作者的關(guān)注。實(shí)現(xiàn)電磁隱身是新型人工電磁材料的一個(gè)重要應(yīng)用。本文著重對(duì)傳統(tǒng)的低散射人工電磁材料進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì),同時(shí)提出傳輸型人工電磁隱身表面的概念,最后將迭代傅里葉算法應(yīng)用到其他隱身設(shè)計(jì)中。本文的主要工作包括以下幾個(gè)方面:(1)提出一種全新的迭代傅里葉算法實(shí)現(xiàn)低散射人工電磁隱身表面的設(shè)計(jì),利用陣列中單元的幅度和相位分布與其遠(yuǎn)場(chǎng)方向圖之間是一對(duì)傅里葉變換關(guān)系,正向設(shè)計(jì)直接對(duì)散射方向圖進(jìn)行綜合達(dá)到隱身的目的。本論文所提出的方法是通過直接縮減方向圖數(shù)值來實(shí)現(xiàn)對(duì)電磁波的非定向散射,設(shè)計(jì)方法既高效又準(zhǔn)確。(2)設(shè)計(jì)了一種傳輸型低散射人工電磁表面,將設(shè)計(jì)的頻率選擇表面放在隨機(jī)排布的人工電磁陣列背面,當(dāng)其工作在阻帶時(shí),其作用與金屬板類似,與表面單元共同形成了電磁隱身表面;當(dāng)其工作在通帶時(shí),電磁波通過器件時(shí)具有較高的透射率。整個(gè)傳輸型人工電磁表面由三種基本單元和底面頻率選擇表面單元組成,在設(shè)計(jì)中要求兩者耦合較小以利于隱身和透波功能的實(shí)現(xiàn)。(3)基于P-B相位結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)低散射人工電磁隱身表面,利用迭代傅里葉算法得到人工電磁隱身陣列的相位排布,通過引入P-B相位結(jié)構(gòu),在圓極化波激勵(lì)下,只需更改單元旋轉(zhuǎn)角即可得到對(duì)應(yīng)相位,使得單元設(shè)計(jì)更方便快捷。迭代傅里葉算法和P-B相位結(jié)構(gòu)的結(jié)合使得整個(gè)人工電磁隱身表面的設(shè)計(jì)高效快速。
【學(xué)位單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：O441
【部分圖文】：

東南大學(xué)碩士學(xué)位論文???優(yōu)點(diǎn)：??（１）透波效率的提高減小了反射，從而降低了雷達(dá)散射截面積（ＲＣＳ）；??（２）由于是透波，從而減少了吸波所造成的二次輻射（比如紅外輻射）；??（３）由于透射波能夠保持原有傳播方向和波形特征，基于檢測(cè)前向波傳輸?shù)亩嗷??雷達(dá)技術(shù)難以探測(cè)到隱身目標(biāo)，具有反多基雷達(dá)偵察的能力。??２０１０年，崔鐵軍教授研究組首次研制出三維隱身大衣原型，相關(guān)文章發(fā)表在《Ｎａｔｕｒｅ??ｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ》。該三維隱身大衣是一種旋轉(zhuǎn)對(duì)稱結(jié)構(gòu)，由全介質(zhì)新型人工電磁材料??現(xiàn)，根據(jù)變換光學(xué)理論計(jì)算出三維空間內(nèi)的折射率分布后，通過多層介質(zhì)打孔的方式??現(xiàn)所需折射率［６｜［７１［８］。該隱身大衣對(duì)于不同極化、不同入射角度的電磁波，均具備寬帶、??耗低、隱身效果好等優(yōu)點(diǎn)。??

一維和二維ＦＦＴ函數(shù)為ＦＦＴ的相關(guān)計(jì)算帶來了很大的便利。??２．２．２基于方向圖拓展和ＦＦＴ快速計(jì)算陣列天線方向圖??對(duì)于一個(gè)二維平面上的欠ｘＬ個(gè)單元組成的矩形柵格平面陣列，如圖２－１所示，設(shè)第??（Ｍ）個(gè)單元的激勵(lì)電流復(fù)值為／（Ｍ），其二維陣列天線方向圖函數(shù)可描述為??（２－４）??／（？，?ｖ）?＝?＾?／?（ｋ，?１）?Ｑｘｐ［ｊ（ｋｕ?＋?ｌｖ）｝??＞ｔ＝０?／＝０??上式中，??２／ｒ??ｕ?－——ｄｘ?ｓｉｎ?６＾?ｃｏｓ?＾??２?義?（２＿５）??ｖ?＝?－＾－ｄｙ?ｓｉｎ＾ｓｉｎ＾？??屺和?＜分別表示沿；ｃ和ア軸方向單元間距，／ｌ為自由空間波長(zhǎng)。??Ｚａ??／??／?Ａ，??圖２－１平面陣列結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化示意圖??當(dāng)Ｋ＝Ｌ＝１時(shí)，陣列只有一個(gè)單元；當(dāng)Ｋ＝ｌ，?Ｌ＞１或Ｌ＝ｌ，Ｋ＞１時(shí)，可以利用一維線??性陣列。這里只討論二維陣列，即Ｋ＞１，Ｌ＞１的情況。為了確保應(yīng)用二維ＦＦＴ計(jì)算方向??圖的正確性

基于方環(huán)單元的線性相位和高反射率，選取方環(huán)作為基本單元，利用ＦＥＫＯ軟件仿真得??到其單元方向圖數(shù)據(jù)，與陣因子方向圖矩陣相乘，基于ＭＡＴＬＡＢ計(jì)算得到的整體陣列??方向圖示意圖和利用ＣＳＴ直接對(duì)陣列仿真結(jié)果所得方向圖示意圖如圖２－２。??＾?：］?１?Ｉ：??丨籬?－－０４??－－ａｓ?－－ｏｓ??￣〇Ｓ、??Ｉ］?＾?｜：?：?，；??－Ｊｖ?Ｉ?－?ｍ?Ｉ??Ｉ?．?Ｉ??ｗ＇１?，?ＣＳＴ?■?ＭＡＴＬＡＢ?■??？?ｒ??圖２－２?ＣＳＴ與ＭＡＴＬＡＢ方向圖結(jié)果比較圖??由上圖可得，兩者結(jié)果基本相同，進(jìn)一步驗(yàn)證了?ＦＦＴ快速計(jì)算的正確性，這里需要??指出的是，我們將某個(gè)單元的遠(yuǎn)場(chǎng)方向圖做了一個(gè)近似，即由于單元尺寸變化較少，因??此對(duì)于同種單元不同尺寸的單元方向圖的誤差較小，可近似為同一個(gè)單元方向圖數(shù)據(jù)，??最終ＣＳＴ仿真與ＭＡＴＬＡＢ計(jì)算結(jié)果所得陣列方向圖基本一致，驗(yàn)證了?ＦＦＴ快速計(jì)算??的正確性。??２．３迭代傅里葉算法簡(jiǎn)介??２．３．１遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)賦形及賦形方法??由上節(jié)可知
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本文編號(hào)：2893960