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宽频带雷达散射截面缩减相位梯度超表面的设计及实验验证

李勇峰 张介秋 屈绍波 王甲富 陈红雅 徐卓 张安学

宽频带雷达散射截面缩减相位梯度超表面的设计及实验验证

李勇峰, 张介秋, 屈绍波, 王甲富, 陈红雅, 徐卓, 张安学
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  • 针对相位梯度超表面在隐身技术中的应用,提出通过表面波耦合和异常反射两种机制复合实现宽频带后向雷达散射截面(RCS)缩减. 采用开口谐振环进行相位梯度设计,实现了一种二维极化无关相位梯度超表面,在10 GHz 附近,超表面通过将垂直入射电磁波耦合为表面波实现RCS缩减,而在大于11 GHz的频率范围内,相位分布的不均匀性使垂直入射的电磁波发生漫反射或者异常反射,降低后向RCS. 制作了厚度为2 mm 的超表面样品,测试了其反射率曲线和后向RCS,并与相同尺寸的金属板进行了对比. 实验结果表明,在宽频段内(9.5–17.0 GHz),超表面在垂直入射情况下可将后向RCS 缩减至少10 dB. 由于厚度薄、重量轻、频带宽,RCS 缩减超表面在隐身新材料和新技术方面具有很大的应用潜力.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:61331005,11204378,11274389,11304393,61302023)、中国博士后科学基金(批准号:2013M532131,2013M532221)和陕西省基础研究计划(批准号:2011JQ8031,2013JM6005)资助的课题.
    [1]

    Yu N, Genevet P, Kats A M, Aieta F, Tetienne J P, Capasso F, Gaburro Z 2011 Science 334 333

    [2]

    Aieta F, Genevet P, Yu N, Kats A M, Gaburro Z, Capasso F 2012 Nano Lett. 12 1702

    [3]

    Wei Z Y, Cao Y, Su X P, Gong Z J, Long Y, Li H Q 2013 Opt. Express 21 010739

    [4]

    SunY Y, Han L, Shi X Y, Wang Z N, Liu D H 2013 Acta Phys. Sin. 62 104201 (in Chinese) [孙彦彦, 韩璐, 史晓玉, 王兆娜, 刘大禾 2013 物理学报 62 104201]

    [5]

    Ni X, Emani N K, Kildishev A V, Boltasseva A, Shalaev V M 2012 Science 335 427

    [6]

    Grady N K, Heyes J E, Chowdhury D R, Zeng Y, Reiten M T, Azad A K, Taylor A J, Dalvit D A R, Chen H T 2013 Science 340 1304

    [7]

    Nader Engheta N 2011 Science 334 317

    [8]

    Farmahini-Farahani M, Mosallaei H 2013 Opt. Lett. 38 462

    [9]

    Pfeiffer C, Grbic A 2013 Phys. Rev. Lett. 110 197401

    [10]

    Sun S L, He Q, Xiao S Y, Xu Q, Li X, Zhou L 2012 Nature Mater. 11 426

    [11]

    Wang J F, Qu S B, Ma H, Xu Z, Zhang A X, Zhou H, Chen H Y, Li Y F 2012 Appl. Phys. Lett. 101 201104

    [12]

    Pinchuk A O, Schatz G C 2007 J. Opt. Soc. Am. 24

    [13]

    Paul O, Reinhard B, Krolla B, Beigang R, Rahm M 2010 Appl. Phys. Lett. 96 241110

    [14]

    Pendry J B, Schurig D, Smith D R 2006 Science 312 1780

    [15]

    Wang J F, Zhang J Q, Ma H, Yang Y M, Wu X, Qu S B, Xu Z, Xia S 2010 Acta Phys. Sin. 59 1851 (in Chinese) [王甲富, 张介秋, 马华, 杨一鸣, 吴翔, 屈绍波, 徐卓, 夏颂 2010 物理学报 59 1851]

    [16]

    Gu C, Qu S B, Pei Z B, Xu Z, Lin B Q, Zhou H, Bai P, Gu W, Peng W D, Ma H 2011 Acta Phys. Sin. 60 087802 (in Chinese) [顾超, 屈绍波, 裴志斌, 徐卓, 林宝勤, 周航, 柏鹏, 顾巍, 彭卫东, 马华2011物理学报 60 087802]

    [17]

    Xu X H, Wu X, Xiao S Q, Gan Y H, Wang B Z 2013 Acta Phys. Sin. 62 084101 (in Chinese) [徐新河, 吴夏, 肖绍球, 甘月红, 王秉中 2013 物理学报 62 084101]

    [18]

    Zeng R, Xu J P, Yang Y P, Liu S T 2007 Acta Phys. Sin. 56 6446 (in Chinese) [曾然, 许静平, 羊亚平, 刘树田 2007 物理学报 56 6446]

    [19]

    Kats A V, Savel’ev S, Yampol’skii V A, Nori1 F 2008 Phys. Rev. Lett. 98 073901

    [20]

    Wu Z, Wang Q, Zhou J A, Li C F, Shi J L 2002 Acta Phys. Sin. 51 1612 (in Chinese) [吴中, 王奇, 周炯昂, 李春芳, 施解龙 2002 物理学报 51 1612]

    [21]

    Wang W S, Zhang L W, Zhang Y W, Fang K 2013 Acta Phys. Sin. 62 024203 (in Chinese) [王五松, 张利伟, 张冶文, 方恺 2013 物理学报 62 024203]

    [22]

    Sun T T, Lu K Q, Chen W J, Yao F X, Niu P J, Yu L Y 2013 Acta Phys. Sin. 62 034204 (in Chinese) [孙彤彤, 卢克清, 陈卫军, 姚风雪, 牛萍娟, 于莉媛 2013 物理学报 62 034204]

    [23]

    Zhang H F, Cao D, Tao F, Yang X H, Wang Y, Yan X N, Bai L H 2010 Chin. Phys. B 19 027301

    [24]

    Quan J, Tian Y, Zhang J, Shao L X 2011 Chin. Phys. B 20 047201

  • [1]

    Yu N, Genevet P, Kats A M, Aieta F, Tetienne J P, Capasso F, Gaburro Z 2011 Science 334 333

    [2]

    Aieta F, Genevet P, Yu N, Kats A M, Gaburro Z, Capasso F 2012 Nano Lett. 12 1702

    [3]

    Wei Z Y, Cao Y, Su X P, Gong Z J, Long Y, Li H Q 2013 Opt. Express 21 010739

    [4]

    SunY Y, Han L, Shi X Y, Wang Z N, Liu D H 2013 Acta Phys. Sin. 62 104201 (in Chinese) [孙彦彦, 韩璐, 史晓玉, 王兆娜, 刘大禾 2013 物理学报 62 104201]

    [5]

    Ni X, Emani N K, Kildishev A V, Boltasseva A, Shalaev V M 2012 Science 335 427

    [6]

    Grady N K, Heyes J E, Chowdhury D R, Zeng Y, Reiten M T, Azad A K, Taylor A J, Dalvit D A R, Chen H T 2013 Science 340 1304

    [7]

    Nader Engheta N 2011 Science 334 317

    [8]

    Farmahini-Farahani M, Mosallaei H 2013 Opt. Lett. 38 462

    [9]

    Pfeiffer C, Grbic A 2013 Phys. Rev. Lett. 110 197401

    [10]

    Sun S L, He Q, Xiao S Y, Xu Q, Li X, Zhou L 2012 Nature Mater. 11 426

    [11]

    Wang J F, Qu S B, Ma H, Xu Z, Zhang A X, Zhou H, Chen H Y, Li Y F 2012 Appl. Phys. Lett. 101 201104

    [12]

    Pinchuk A O, Schatz G C 2007 J. Opt. Soc. Am. 24

    [13]

    Paul O, Reinhard B, Krolla B, Beigang R, Rahm M 2010 Appl. Phys. Lett. 96 241110

    [14]

    Pendry J B, Schurig D, Smith D R 2006 Science 312 1780

    [15]

    Wang J F, Zhang J Q, Ma H, Yang Y M, Wu X, Qu S B, Xu Z, Xia S 2010 Acta Phys. Sin. 59 1851 (in Chinese) [王甲富, 张介秋, 马华, 杨一鸣, 吴翔, 屈绍波, 徐卓, 夏颂 2010 物理学报 59 1851]

    [16]

    Gu C, Qu S B, Pei Z B, Xu Z, Lin B Q, Zhou H, Bai P, Gu W, Peng W D, Ma H 2011 Acta Phys. Sin. 60 087802 (in Chinese) [顾超, 屈绍波, 裴志斌, 徐卓, 林宝勤, 周航, 柏鹏, 顾巍, 彭卫东, 马华2011物理学报 60 087802]

    [17]

    Xu X H, Wu X, Xiao S Q, Gan Y H, Wang B Z 2013 Acta Phys. Sin. 62 084101 (in Chinese) [徐新河, 吴夏, 肖绍球, 甘月红, 王秉中 2013 物理学报 62 084101]

    [18]

    Zeng R, Xu J P, Yang Y P, Liu S T 2007 Acta Phys. Sin. 56 6446 (in Chinese) [曾然, 许静平, 羊亚平, 刘树田 2007 物理学报 56 6446]

    [19]

    Kats A V, Savel’ev S, Yampol’skii V A, Nori1 F 2008 Phys. Rev. Lett. 98 073901

    [20]

    Wu Z, Wang Q, Zhou J A, Li C F, Shi J L 2002 Acta Phys. Sin. 51 1612 (in Chinese) [吴中, 王奇, 周炯昂, 李春芳, 施解龙 2002 物理学报 51 1612]

    [21]

    Wang W S, Zhang L W, Zhang Y W, Fang K 2013 Acta Phys. Sin. 62 024203 (in Chinese) [王五松, 张利伟, 张冶文, 方恺 2013 物理学报 62 024203]

    [22]

    Sun T T, Lu K Q, Chen W J, Yao F X, Niu P J, Yu L Y 2013 Acta Phys. Sin. 62 034204 (in Chinese) [孙彤彤, 卢克清, 陈卫军, 姚风雪, 牛萍娟, 于莉媛 2013 物理学报 62 034204]

    [23]

    Zhang H F, Cao D, Tao F, Yang X H, Wang Y, Yan X N, Bai L H 2010 Chin. Phys. B 19 027301

    [24]

    Quan J, Tian Y, Zhang J, Shao L X 2011 Chin. Phys. B 20 047201

  • [1] 吴晨骏, 程用志, 王文颖, 何博, 龚荣洲. 基于十字形结构的相位梯度超表面设计与雷达散射截面缩减验证. 物理学报, 2015, 64(16): 164102. doi: 10.7498/aps.64.164102
    [2] 范亚, 屈绍波, 王甲富, 张介秋, 冯明德, 张安学. 基于交叉极化旋转相位梯度超表面的宽带异常反射. 物理学报, 2015, 64(18): 184101. doi: 10.7498/aps.64.184101
    [3] 刘桐君, 习翔, 令永红, 孙雅丽, 李志伟, 黄黎蓉. 宽入射角度偏振不敏感高效异常反射梯度超表面. 物理学报, 2015, 64(23): 237802. doi: 10.7498/aps.64.237802
    [4] 闫昕, 梁兰菊, 张雅婷, 丁欣, 姚建铨. 基于编码超表面的太赫兹宽频段雷达散射截面缩减的研究. 物理学报, 2015, 64(15): 158101. doi: 10.7498/aps.64.158101
    [5] 杨欢欢, 曹祥玉, 高军, 刘涛, 马嘉俊, 姚旭, 李文强. 基于超材料吸波体的低雷达散射截面微带天线设计. 物理学报, 2013, 62(6): 064103. doi: 10.7498/aps.62.064103
    [6] 李文强, 曹祥玉, 高军, 赵一, 杨欢欢, 刘涛. 基于超材料吸波体的低雷达散射截面波导缝隙阵列天线. 物理学报, 2015, 64(9): 094102. doi: 10.7498/aps.64.094102
    [7] 李勇峰, 张介秋, 屈绍波, 王甲富, 吴翔, 徐卓, 张安学. 圆极化波反射聚焦超表面. 物理学报, 2015, 64(12): 124102. doi: 10.7498/aps.64.124102
    [8] 李晓楠, 周璐, 赵国忠. 基于反射超表面产生太赫兹涡旋波束. 物理学报, 2019, 68(23): 238101. doi: 10.7498/aps.68.20191055
    [9] 张银, 冯一军, 姜田, 曹杰, 赵俊明, 朱博. 基于石墨烯的太赫兹波散射可调谐超表面. 物理学报, 2017, 66(20): 204101. doi: 10.7498/aps.66.204101
    [10] 李唐景, 梁建刚, 李海鹏. 基于单层反射超表面的宽带圆极化高增益天线设计. 物理学报, 2016, 65(10): 104101. doi: 10.7498/aps.65.104101
    [11] 丰茂昌, 李勇峰, 张介秋, 王甲富, 王超, 马华, 屈绍波. 一种宽角域散射增强超表面的研究. 物理学报, 2018, 67(19): 198101. doi: 10.7498/aps.67.20181053
    [12] 杨欢欢, 曹祥玉, 高军, 刘涛, 李思佳, 赵一, 袁子东, 张浩. 基于电磁谐振分离的宽带低雷达截面超材料吸波体. 物理学报, 2013, 62(21): 214101. doi: 10.7498/aps.62.214101
    [13] 李思佳, 曹祥玉, 高军, 郑秋容, 赵一, 杨群. 低雷达散射截面的超薄宽带完美吸波屏设计研究. 物理学报, 2013, 62(19): 194101. doi: 10.7498/aps.62.194101
    [14] 江月松, 聂梦瑶, 张崇辉, 辛灿伟, 华厚强. 粗糙表面涂覆目标的太赫兹波散射特性研究. 物理学报, 2015, 64(2): 024101. doi: 10.7498/aps.64.024101
    [15] 孙宏祥, 许伯强, 王纪俊, 徐桂东, 徐晨光, 王峰. 激光激发黏弹表面波有限元数值模拟. 物理学报, 2009, 58(9): 6344-6350. doi: 10.7498/aps.58.6344
    [16] 董太源, 叶坤涛, 刘维清. 表面波等离子体源的发展现状. 物理学报, 2012, 61(14): 145202. doi: 10.7498/aps.61.145202
    [17] 王松岭, 刘梅, 王思思, 吴正人. 随时间变化的非平整壁面对液膜表面波演化特性的影响. 物理学报, 2015, 64(1): 014701. doi: 10.7498/aps.64.014701
    [18] 吴正人, 刘梅, 刘秋升, 宋朝匣, 王思思. 倾斜波动壁面上液膜表面波演化特性的影响. 物理学报, 2015, 64(24): 244701. doi: 10.7498/aps.64.244701
    [19] 李勇峰, 张介秋, 屈绍波, 王甲富, 吴翔, 徐卓, 张安学. 二维宽带相位梯度超表面设计及实验验证. 物理学报, 2015, 64(9): 094101. doi: 10.7498/aps.64.094101
    [20] 李思佳, 曹祥玉, 高军, 刘涛, 杨欢欢, 李文强. 宽带超薄完美吸波体设计及在圆极化倾斜波束天线雷达散射截面缩减中的应用研究. 物理学报, 2013, 62(12): 124101. doi: 10.7498/aps.62.124101
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-11-27
  • 修回日期:  2014-01-24
  • 刊出日期:  2014-04-05

宽频带雷达散射截面缩减相位梯度超表面的设计及实验验证

  • 1. 空军工程大学理学院, 西安 710051;
  • 2. 西安交通大学, 电子陶瓷与器件教育部重点实验室, 西安 710049;
  • 3. 西安交通大学电子信息工程学院, 西安 710049
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:61331005,11204378,11274389,11304393,61302023)、中国博士后科学基金(批准号:2013M532131,2013M532221)和陕西省基础研究计划(批准号:2011JQ8031,2013JM6005)资助的课题.

摘要: 针对相位梯度超表面在隐身技术中的应用,提出通过表面波耦合和异常反射两种机制复合实现宽频带后向雷达散射截面(RCS)缩减. 采用开口谐振环进行相位梯度设计,实现了一种二维极化无关相位梯度超表面,在10 GHz 附近,超表面通过将垂直入射电磁波耦合为表面波实现RCS缩减,而在大于11 GHz的频率范围内,相位分布的不均匀性使垂直入射的电磁波发生漫反射或者异常反射,降低后向RCS. 制作了厚度为2 mm 的超表面样品,测试了其反射率曲线和后向RCS,并与相同尺寸的金属板进行了对比. 实验结果表明,在宽频段内(9.5–17.0 GHz),超表面在垂直入射情况下可将后向RCS 缩减至少10 dB. 由于厚度薄、重量轻、频带宽,RCS 缩减超表面在隐身新材料和新技术方面具有很大的应用潜力.

English Abstract

参考文献 (24)

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