电磁隐身超材料（修订版）.ppt

心得体会 Part Two ?整理雷达方程可得雷达最大作用距离为 因此，降低目标自身的RCS 是减小雷达探测距离的有效手段。 2.2 传统电磁隐身方法介绍 Part Two 整形 雷达吸波材料 无源阻抗加载 有源阻抗加载 整形是通过修整目标的形状轮廓、边缘以及表面，使其在雷达主要威胁的方向上获得后向散射的缩减。 雷达吸波材料是抑制目标镜面反射最有效的方法，将电磁能转化成热能耗散掉，或者利用电磁波的干涉效应，减小散射或反射回雷达的能量。 在目标表面进行开槽、接谐振腔等设计能够改变表面电流分布，缩减给定方向的散射，这种方法称作无源阻抗加载。 在目标上加载有源设备，产生一个与回波信号反相的电磁波来抵消目标本身的散射场，则称为有源阻抗加载。 Part Two 2.3 超材料电磁隐身技术 完美吸波材料 人工磁导体复合材料 地幔斗篷 梯度型人工电磁表面 随机表面 2.3.1 完美吸波材料(PMA) Part Two 其单元结构由电谐振器、损耗型介质和金属微带线构成，其结构示意图和吸收率如图所示。PMA通过改变单元结构来调控磁谐振和电谐振，使得 从而与自由空间的波阻抗相匹配，降低入射电磁波反射率,再利用材料内部的欧姆损耗和介质损耗实现对电磁波的强烈吸收。 该吸波材料的厚度可以仅有 1/35 的工作波长，在 GHz 窄频段内能实现接近 100%的吸收率。 Landy N I, Sajuyigbe S, Mock J J, et al. Perfect metamaterial absorber[J]. Physical Review Letters, 2008, 100(20):207402. 2.3.2 人工磁导体复合材料(AMC) Part Two 人工磁导体(AMC)即高阻抗表面，由特定形状的单元结构周期性排列而成。 2007年，Paquay等人首次提出将AMC应用于减小目标RCS中。AMC的反射相位为0°,而理想电导体(PEC)的反射相位为180°，将这两种反射相位相差180°的单元组合成棋盘结构，反射波能够相互干涉，使来波能量衰减,同时将后向散射峰转移到其他方向。能够显著减小后向雷达散射截面，实现目标的隐身。 Paquay M, Iriarte J C, Ederra I, et al. Thin AMC Structure for Radar Cross-Section Reduction[J]. IEEE Transactions on Antennas Propagation, 2007, 55(12):3630-3638. 2.3.3 地幔斗篷(Mantle cloaks） Part Two 地幔斗篷的概念由Andrea Alu在 2009 年首次提出。该方法使用超薄共形的新型人工电磁表面覆盖隐身目标，通过调整表面单元的形状和尺寸，合成有效的平均表面阻抗,来调节新型人工电磁表面上的表面电流。斗篷上产生反相的散射场与隐身目标的散射场产生相消干涉，因此减少了整个系统的可见性。 对于不同的隐身目标，都需要特殊设计外部的隐身罩，一定程度限制了其在隐身中的实际应用。 Alù A. Mantle cloak: Invisibility induced by a surface[J]. Physical Review B, 2009, 80(24). 2.3.4 梯度型人工电磁表面 Part Two 2011年，F. Capasso 提出了广义的反射和折射定律，通过具有相位梯度的新型人工电磁表面实现了电磁波异常的反射和折射现象。即在新型人工电磁表面的谐振单元间引入相位突变，构成相位梯度人工电磁表面，可以实现对空间电磁波的灵活控制。 相位梯度人工电磁表面可将入射电磁波耦合为表面波或使入射电磁波的反射方向发生偏折，具有不同于传统材料表面的散射特性，在隐身技术中具有广阔的应用前景。 Zhang J, Lei Mei Z, Ru Zhang W, et al. An ultrathin directional carpet cloak based on generalized Snells law[J]. Applied Physics Letters, 2013, 103(15):1780. 2.3.5 随机编码超表面 Part Two 2008年，刘若鹏提出一种新型人工电磁表面，利用表面电磁参数的非均匀分布来实现表面折射率梯度的随机分布，该表面覆盖在金属板上能够使反射波呈现漫反射的效应,从而明显抑制后向散射。 2014年，东南大学崔铁军教授等人提出了新型数字编码可编程人工电磁表面。继而通过ＦＰＧＡ来整体控制加载过开关二极管的可重构码元结构单元，来实现可编程的数字化新型人工电磁表面。 (a) 000000…/