人工电磁超表面电磁波异常反射特性研究

发布时间：2019-10-09 05:28

【摘要】：隐身技术的关键是降低目标的雷达波散射。而对于大多数探测中所使用的单站雷达技术而言,则需要有效降低目标的背向雷达散射截面。随着全方位、多层次、宽谱带的雷达电磁探测技术的发展,基于外形设计和电磁吸波材料的传统电磁波隐身技术无法完全应对未来武器装备的隐身性能需求,而新兴的电磁超材料吸波结构又存在难以突破的窄带局限性。因此,探索新的雷达散射缩减技术不仅具有理论意义也具有很强的应用价值。人工电磁超表面是二维形式的人工电磁材料,是人工电磁材料研究深入和发展的结果。本文的工作以广义斯涅尔定律为理论基础,开展人工电磁超表面电磁波异常反射性质的理论和实验研究。利用不同尺寸的谐振结构单元对电磁场不同的相频响应,对电磁波的反射形成渐变甚至随机变化的相位分布,从而对电磁波的反射波矢进行‘裁剪’,最终改变电磁波的反射方向和反射波瓣形状,达到背向散射降低的效果。论文的主要的研究内容与贡献可概括如下：1.以广义斯涅尔定律为设计理论基础,提出并设计了具有特定反射角的异常反射人工电磁超表面,可实现任意角度的电磁波异常反射。仿真分析和样品实测均验证了设计的有效性,在整个X波段获得了良好的背向散射缩减效果。该结构样板具有成本低,厚度薄等工艺优势,可以应用于天线反射阵和波束调控设计。由于其优异的背向散射缩减特性,在电磁隐身领域也有潜在的应用前景。2.借鉴朗伯表面‘漫反射’的光学原理,提出并设计了人工电磁随机反射超表面,可以实现电磁波类似漫反射的散射效果。仿真分析和样品实测均验证了设计的有效性,在整个X波段获得了随机反射和良好的背向散射缩减效果。人工电磁随机反射超表面的宽带性能优势明显,同时具有厚度薄、重量轻、工作频带可设计、调控能力丰富等优势,在雷达天线罩、电磁隐身等领域都有着潜在的研究与应用前景。
【学位授予单位】：南京大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O441.4

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本文编号：2546616