發(fā)布時(shí)間：2021-10-07 16:17

　　超材料作為新型電磁材料,具有設(shè)計(jì)簡單、靈活可調(diào)等特點(diǎn)。相位梯度超表面通過人工設(shè)計(jì)特定單元,可以在設(shè)計(jì)頻點(diǎn)處形成相位梯度,使入射電磁波發(fā)生異常反射,從而降低反射率或縮減RCS;編碼超材料通過設(shè)計(jì)滿足相位覆蓋的編碼單元并按照一定序列進(jìn)行排布,可以在較寬頻帶內(nèi)基于散射場反相的不同單元間散射場相消的原理縮減RCS,并且可以通過改變編碼序列靈活調(diào)控電磁波;基于電磁損耗的磁性材料吸波效果良好,但吸波頻點(diǎn)不易控制、阻抗不易匹配。本文從電磁波與材料相互作用出發(fā),基于性能疊加的設(shè)計(jì)思想,結(jié)合散射和損耗雙重機(jī)理,開展了超材料及復(fù)合材料電磁特性研究。（1）基于廣義斯涅耳定律,從相位梯度超表面的概念出發(fā),設(shè)計(jì)了基于同心缺口雙環(huán)圖案單元的雙頻異常反射超表面,通過仿真計(jì)算和樣品測量驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的異常反射特性,可以在設(shè)計(jì)頻點(diǎn)6.8GHz和16.8GHz處實(shí)現(xiàn)低反射率和RCS縮減。（2）從編碼超材料的理論出發(fā),設(shè)計(jì)了基于簡單方塊單元的1bit編碼超材料,并通過隨機(jī)運(yùn)算獲得了不同比例的隨機(jī)編碼序列,經(jīng)仿真計(jì)算和樣品測量,驗(yàn)證了編碼超材料的寬頻散射特性及編碼序列對編碼超材料RCS縮減特性的影響規(guī)律,在8-16GHz的... 

【文章來源】：華中科技大學(xué)湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

媒質(zhì)區(qū)間劃分示意圖

華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文5元組成，兩種單元在一定頻帶內(nèi)散射相位差約為 180°，如下圖 1-3 所示。由于兩種單元的散射場是反相的，將以上兩種基本單元按照一定序列在二維空間方向上依次排布，組成一個(gè)宏觀結(jié)構(gòu)，可以使產(chǎn)生的散射場相消。通過調(diào)整兩種單元的排布序列，可以獲得不同的遠(yuǎn)場散射特性，所以通過調(diào)節(jié)“0”和“1”兩種基本單元的編碼序列，可以實(shí)現(xiàn)對電磁波的靈活調(diào)控。編碼超材料還可以通過擴(kuò)展字節(jié)，更加靈活地操控電磁波，例如在 2-bit 編碼超材料中，可以采用相位響應(yīng)相差 90o的四個(gè)基本單元分別代表“00”、“01”、“10”和“11”數(shù)字態(tài)，分別對應(yīng)相位 0°、90°、180°和 270°[18]。相較之下

理: 通過調(diào)整編碼超材料合適的編碼序列，可利用不同散射場單元間的互相作用，將垂直入射的電磁波散射到不同方向，根據(jù)能量守恒定律，所有方向上電磁波能量總和不變，則被散射后的電磁波分散到各個(gè)不同方向上的能量都很小[27]。故通過設(shè)計(jì)多種基本單元，保證各單元有足夠的相位覆蓋，就可以實(shí)現(xiàn)對散射方向的更完全控制，使入射波反射到更多不同的方位，然后通過算法優(yōu)化編碼序列可以極大縮減 RCS 或降低反射率。2014 年，崔鐵軍課題組設(shè)計(jì)了基于貼片結(jié)構(gòu)的工作在微波頻段的 1bit 編碼超表面，并將其編碼單元按照 100110101……的序列編碼排布，如圖 1-4（a）所示為該編碼序列的結(jié)構(gòu)示意圖，在 7.5-15GHz 頻段范圍內(nèi)，其 RCS 縮減都在10dB 以上，如圖 1-4（b）所示。隨后幾年，該課題組又先后設(shè)計(jì)了多種基于不同編碼單元的編碼超材料，可以在太赫茲頻段實(shí)現(xiàn)漫反射[28,29]，比較典型的有 1bit 的圓環(huán)結(jié)構(gòu)、閔可夫斯基閉環(huán)結(jié)構(gòu)和 2-bit 的米字型結(jié)構(gòu)等。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]電磁編碼超材料的理論與應(yīng)用[J]. 張磊,劉碩,崔鐵軍.  中國光學(xué). 2017(01)
[2]基于編碼超表面的太赫茲寬頻段雷達(dá)散射截面縮減的研究[J]. 閆昕,梁蘭菊,張雅婷,丁欣,姚建銓.  物理學(xué)報(bào). 2015(15)
[3]基于十字形結(jié)構(gòu)的相位梯度超表面設(shè)計(jì)與雷達(dá)散射截面縮減驗(yàn)證[J]. 吳晨駿,程用志,王文穎,何博,龔榮洲.  物理學(xué)報(bào). 2015(16)
[4]寬頻帶雷達(dá)散射截面縮減相位梯度超表面的設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證[J]. 李勇峰,張介秋,屈紹波,王甲富,陳紅雅,徐卓,張安學(xué).  物理學(xué)報(bào). 2014(08)
[5]用于相位突變界面的廣義的反射定律和折射定律[J]. 孫彥彥,韓璐,史曉玉,王兆娜,劉大禾.  物理學(xué)報(bào). 2013(10)
[6]雷達(dá)隱身與反隱身技術(shù)發(fā)展綜述[J]. 曹麗梅,王瑛.  現(xiàn)代導(dǎo)航. 2012(03)



本文編號：3422373