2比特激励编码超构表面的辐射与散射调控

超构表面(metasurface, MS)是当前电磁领域研究的热点和前沿,它能够有效调控电磁波. 2比特数字编码MS由于不同形态单元个数的增加,增强了散射和辐射控制的灵活性,为更好的隐身效果、更宽的带宽以及多功能的实现提供了可能. 文中将分形磁电偶极子天线结构和极化控制MS单元有机融合,先构建出激励MS单元,再通过结构变换和数字编码,提出了2比特可激励编码MS,并设计了拓扑结构. 仿真和实验验证了辐射与散射调控的多功能特征. 设计的2比特激励编码MS在天线雷达散射截面(radar cross section, RCS)减缩和未来无线通信系统领域具有潜在的应用价值.     

宽带RCS缩减与高效透波一体的多功能编码超表面设计

提出了一种基于电路相位实现的具有宽带低散射特征和低频传输特性的多功能编码超表面。该超表面上层采用各向同性结构,通过调整几何参数得到2个在高频处为全反射,且反射系数相位差在180°±37°范围内的单元结构,同时,这2个单元在低频都表现为透波特性;下层的频选结构在低频透波窗口频率处具有宽带的带通响应,带外则表现为反射特性。多层结构的超表面单元实现了高频的宽带RCS缩减和低频的高效传输特性。仿真结果表明,该设计在6.51～17.22 GHz具有小于-10 dB的RCS缩减,并且在2.86～3.82 GHz有插损小于1 dB的传输窗口。制备了样品并进行实验验证,实验结果与仿真具有一致性。     

编码超表面远场散射波束调控设计

针对编码超表面远场散射波束的调控，在对相互正交方向的序列进行设计的基础上，利用加法规则，可快速得到超表面的编码序列.加法规则的利用，可减少编码个数，降低设计难度，方便实现对超表面远场散射波束的设计.论文采用金属小棒结构作为超表面单元，进行了实例分析.结果表明，提出的编码序列设计方法，可以有效融合两个正交方向编码序列的散射特性，灵活调控超表面上半空间的散射场.研究方案在通信和雷达等领域具有广泛的应用前景.     

基于优化算法的2-bit编码超表面缩减RCS研究

该文设计了一种“十字-圆环”型结构超表面,并利用该结构实现了2-bit编码的相位梯度超表面(PGMS)设计。结合超表面阵列的特点,提出了一种改进的遗传粒子群算法(GAPSO)与阵列模式综合(APS)的组合优化算法GAPSO-APS,得到超表面编码矩阵的最佳排列,从而实现了宽带雷达散射截面(RCS)的大幅缩减。对设计的超表面进行仿真,并与金属表面进行了对比。结果表明,设计的编码超表面可在3.1～29.7 GHz频带内实现10 dB的RCS缩减,有效地验证了所设计的编码超表面在宽频带内实现RCS的缩减以及算法的有效性。     

X波段柔性编码超表面设计与RCS缩减研究

设计了一种柔性非定向低散射2 bit编码超表面。将4 种具有不同反射相位的基本单元随机排列构成整个相位梯度超表面,其对入射电磁波形成无规则散射,实现RCS 缩减特性。实验结果表明:在频点8.40 GHz处,编码超表面的垂直入射反射率为-13.5 dB,偏离法线-30°-30°范围RCS平均缩减为10.0 dB。进一步的研究结果表明,编码超表面弯曲在直径为7 cm 的圆柱面上,RCS平均缩减可达7.8 dB。该超表面可实现曲面的RCS有效缩减。该柔性编码超表面在天线、电磁隐身等领域具有潜在的应用价值。     

基于超表面的钝二面角结构后向散射增强设计

为了增强钝二面角结构在近掠入射条件下的后向雷达散射截面,提出了基于超表面加载的有效设计。通过对钝二面角结构的两个平面进行入射角与反射角分析,确定了超表面的加载区域与反射相位梯度。根据所计算的反射相位分布,获得了超表面的各单元尺寸。全波仿真结果表明,对于10 GHz设计频率,经过超表面双面加载的钝二面角结构,在phi极化与theta极化电磁波照射时后向雷达散射截面分别增强了16.5 dB与13.3 dB。进一步,对双站散射的分析验证了超表面加载对钝二面角结构反射方向的有效控制是后向雷达散射截面增强的重要基础。     

宽带低RCS超表面天线阵设计

该文利用电磁超表面与微带天线的结构高度相似性,设计了2种辐射特性几乎一致且具有反射相位差异的超表面天线,通过将2种天线单元进行棋盘布阵,在x极化波和y极化波照射下分别利用相位相消及匹配负载吸收实现了天线阵带内散射能量的抑制。实测与仿真结果表明：该超表面天线工作于6.0～8.5 GHz。x极化波垂直入射时天线单站RCS减缩6 dB带宽为6.2～10.5 GHz,最大减缩量达21.07 dB。y极化波垂直入射时天线的带内RCS减缩依然能达到3 dB以上。且实测与仿真结果吻合良好。该设计方法为实现天线阵带内RCS减缩提供了新的设计思路。     

超光滑基片表面散射的理论研究

从理论和数值模拟两个方面对超光滑表面的散射电磁场进行了分析研究。从极化电流源的散射出发,推导了基片表面背向散射电磁场的微分散射分布。通过与经典散射理论的比较,发现在入射角和散射角都较小时,结论与经典散射理论相一致,但是在入射角或者散射角较大时,两者存在差异,原因是理论中考虑了阴影遮蔽效应,导致了入射光或散射光必须透过两...     

基于超表面的低雷达散射截面宽频贴片阵列天线设计

该文设计了一种基于超表面(MS)的低雷达散射截面(RCS)宽频贴片阵列天线。该天线由工作在不同频段的两种开缝贴片天线组成2×4的八元阵,以此实现天线小型化并扩展其带宽,根据相位相消原理,将两种人工磁导体(AMC)以棋盘布阵的方式组成超表面加载到天线阵周围,使其具有低RCS特性。实测和仿真结果表明：加载超表面后,天线工作带宽由5.7~6.2 GHz扩展为5.6~6.6 GHz,相对带宽增大1倍,辐射特性基本保持不变;当平面波垂直入射时,天线单站RCS减缩效果明显,其中,X极化波下3 dB减缩带宽为5.3~7.0 GHz,最大减缩量达31 dB,Y极化波下3 dB减缩带宽为5.8~6.9 GHz。     

一种超宽带雷达散射截面减缩的超表面设计

提出一种具有超宽带雷达散射截面(RCS)减缩特性的超表面(MS)。该MS结构由聚四氟乙烯(Polytef)介质层、空气层和金属地板组成,同时在Polytef介质层的两侧刻蚀金属图案。为了拓展RCS,减缩带宽,设计两种几何结构相似但是工作在不同频段的宽带双频单元,两种单元的有效相位差区域得到极大拓展。采用经典的棋盘方式进行布阵,实现了超宽频带的RCS减缩。仿真和实验结果表明,与等尺寸金属平板相比,该MS在3.0～20.0 GHz的频带范围,后向RCS均有减缩,其中在5.3～17.7 GHz(107.8%)的范围,后向RCS减缩基本都在10 dB以上,证实了MS的超宽带RCS减缩特性。     

基于超表面的超宽带低剖面双极化天线

提出了一款基于超表面的超宽带低剖面双极化天线。该天线由2对垂直放置的偶极子和超表面阵列组成。由于采用双极化形式,能够引入附加的谐振点,从而拓展了天线的带宽。为了实现低剖面特性,偶极子天线加载了具有同相反射相位的超表面阵列。此外,通过超表面阵列的切角设计,改善高频段的电压驻波比和辐射方向图。该天线剖面高度仅为38 mm(0.1λ),在0.81～2.35 GHz(97.4%)频带内,电压驻波比(VSWR)小于2,端口隔离度大于15 dB,增益为5～11 dBi。     

具有超宽带RCS减缩特性的天线设计

该文设计了两种人工磁导体(AMC)单元,在8～20 GHz的超宽频带内,两种AMC结构能够实现180°±37° 的反射相位差,将这两种单元组成棋盘结构时,能够实现入射电磁波的散射场相消,从而在超宽的频带内实现棋盘表面法向雷达散射截面(RCS)的显著减缩。同时,利用超表面天线的概念,设计馈电网络,将设计的AMC结构用做天线,仿真发现在9.08～10.30 GHz的范围内,天线的S₁₁小于–10 dB,可以实现天线的有效辐射。实测结果和仿真吻合较好,因此该文的棋盘结构可以实现具有RCS减缩特性的天线设计。

     

一种超宽带反射型相位梯度超表面设计

为获得反射型相位梯度超表面的宽带响应,设计了一种"靶"形结构单元,在11～19 GHz的频带内,不同尺寸的单元可获得基本不变的反射相位差。使用有限元仿真软件COMSOL Multiphysics进行了仿真,仿真结果表明,由该单元组成的超表面在设计频带内有明显的奇异反射现象。计算了5个频点处反射角的理论值,均与仿真结果一致。加工了包含单元数为30×30、尺寸为180 mm×180 mm的超表面样品,测试了超表面的反射率,测试结果与仿真结果相吻合。提出的超表面可应用在许多方面,如超宽带隐身、雷达散射截面的降低和设计高增益天线等。     

预编码——差错控制编码的一种新方法

文章首先介绍了Ａ．Ｓ．Ｋｈａｙｒａｌｌａｈ提出的对差错控制码进行预编码的基本思想，然后指出了预编码理论与实践上的意义。     

超宽带目标时域电磁散射特性测量

建立了一套超宽带时域测量系统,使用该系统对金属球体、导弹缩比模型、飞机缩比模型目标进行了时域电磁散射测量实验,并给出了有效的数据获取及数据处理的方法.经数据处理后的测量数据与理论计算的散射数据相比较,结果完全一致.证明该实验测量系统可以用来对雷达目标电磁散射特性进行高效的测量与分析.     

视频节目复用情况下的一种码率控制方法

针对图像通信中多路节目复用的情况，采用联合码率控制的方法，通过参量反映图像的统计特性，进而根据图像的复杂程度在各路节目之间动态分配比特，以维持节目图像质量的均衡。试验表明，它优于传统的独立编码方法。     

具有尾翼的复杂导弹模型超宽带散射特性分析

为了满足对复杂导弹测量和检测的需要,该文建立了具有尾翼的复杂导弹模型,研究在极窄脉冲照射条件下该导弹目标散射特性。利用时域有限差分(Finite-Difference Time Domain, FDTD)法计算该导弹模型的瞬时散射回波,分析远场电磁波不同入射条件下导弹散射回波特性及近场不同转角条件下导弹瞬时散射回波特性。通过对该导弹瞬时散射回波特性分析,得出了目标散射中心的成因及散射波形特点,在雷达应用领域具有一定的理论参考价值。