宽带雷达散射截面减缩人工磁导体复合结构

鲁磊; 屈绍波; 马华; 夏颂; 徐卓; 王甲富; 余斐

doi:10.7498/aps.62.034206

摘要

提出了宽带雷达散射截面(radar cross section, RCS)减缩人工磁导体复合结构, 通过将多个金属方片周期结构相复合, 进一步拓展了其工作带宽. 测试结果表明, 反射率小于-10 dB的频段为7.7—13.1 GHz, 相对带宽为51.9%. 通过全波仿真研究了其在不同频率的散射特性, 随着频率的增加, 在对角象限平分面上的反射峰逐渐向法线方向靠拢, 但其RCS较金属板的后向RCS仍减小-8 dB以上. 该人工磁导体复合结构具有工作带宽大、设计简单和加工容易等优点, 具有重要的应用前景.

关键词:

Abstract

We propose a broadband artificial magnetic conductor (AMC) composite structure for reducing radar cross section (RCS). By combining multiple periodic metal square patches together, we further broaden the working bandwidth of the AMC composite structure. The tested results indicate that the reflection is below -10 dB in a frequency range of 7.7—13.1 GHz, and the relative bandwidth is 51.9%. We study the scattering characteristics of the AMC composite structure at different frequencies by full wave simulation. Reflection peaks in the opposite quadrant bisector of plane shift close to the normal direction with the increase of frequency, but the backscattering RCS of the AMC composite structure is still about -8 dB smaller than that of the metal plate. The AMC composite structure has the advantages of broad working bandwidth, simple design, easy processing, etc, and has important application foreground.

Keywords:

作者及机构信息

1.
空军工程大学理学院, 西安 710051;

2.
西安交通大学电子材料与器件教育部重点实验室, 西安 710049

基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 60871027, 60901029, 61071058)和国家重点基础研究发展计划(批准号: 2009CB623306)资助的课题.

Authors and contacts

1.
Science College, Air Force Engineering University, Xi'an 710051, China;

2.
Electronic Materials Research Laboratory, Key Laboratory of the Ministry of Education, Xi'an Jiaotong University, Xi'an 710049, China

Funds: Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 60871027, 60901029, 61071058) and the National Basic Research Program of China (Grant No. 2009CB623306).

参考文献

[1]	Chen C H, Qu S B, Xu Z, Wang J F, Ma H, Zhou H 2011 Acta Phys. Sin. 60 024101 (in Chinese) [陈春辉, 屈绍波, 徐卓, 王甲富, 马华, 周航 2011 60 024101]
[2]	Bao S, Luo C R, Zhang Y P, Zhao X P 2010 Acta Phys. Sin. 59 3187 (in Chinese) [保石, 罗春荣, 张燕萍, 赵晓鹏 2010 59 3187]
[3]	Sievenpiper D, Zhang L J, Broas R F J, Alexópolous N G, Yablonovitch E 1999 IEEE Trans. Microw. Theory Tech. 47 2059
[4]	Simovski C R, Maagt P, Tretyakov S A 2004 Electron. Lett. 40 92
[5]	Simovski C R, Maagt P, Melchakova I V 2005 IEEE Trans. Antennas Propag. 53 908
[6]	Yang F R, Ma K P, Qian Y, Itoh T 1999 IEEE Trans. Microw. Theory Tech. 47 2092
[7]	Chang C C, Qian Y X, Iton T 2003 Electromagn. Res. 4 211
[8]	Li D C, Boone F, Bozzi M 2008 IEEE Microw. Wireless Components Lett. 18 743
[9]	Ren L H, Luo J R, Zhang C 2011 Acta Phys. Sin. 60 088401 (in Chinese) [任丽红, 罗积润, 张弛 2011 60 088401]
[10]	Yang F, Rahmat S Y 2003 IEEE Trans. Antennas Propag. 51 2691
[11]	Wang S, Feresidis A P, Goussetis G, Vardaxoglou J C 2004 Electron. Lett. 40 405
[12]	Feresidis A P, Goussetis G, Wang S 2005 IEEE Trans. Antennas Propag. 53 209
[13]	Ourir A, Lustrac A, Lourtioz J M 2006 Appl. Phys. Lett. 88 084103
[14]	Engheta N 2002 IEEE Antennas and Propag. Soc. Int. Symp. San Antonio, TX, August 7, 2002 p392
[15]	Kern D J, Werner D H 2003 Microw. Opt. Technol. Lett. 38 61
[16]	Treyakov S A, Maslovsi S I 2003 Microw. Opt. Technol. Lett. 38 175
[17]	Gao Q, Yin Y, Yan D B, Yan N C 2005 Electron. Lett. 41 936
[18]	Luukkonen O, Costa F, Simovski C R, Monorchio A, Tretyakov S A 2009 IEEE Trans. Antennas Propag. 57 3119
[19]	Paquay M, Iriarte J C, Ederra I, Gonzalo R, Maagt P 2007 IEEE Trans. Antennas Propag. 55 3630
[20]	Simms S, Fusco V 2008 Electron. Lett. 44 316
[21]	Zhang Y, Mittra R, Wang B Z, Huang N T 2009 Electron. Lett. 45 484
[22]	Fu Y Q, Li Y Q, Yuan N C 2011 Microw. Opt. Technol. Lett. 53 712

施引文献

[1]	Chen C H, Qu S B, Xu Z, Wang J F, Ma H, Zhou H 2011 Acta Phys. Sin. 60 024101 (in Chinese) [陈春辉, 屈绍波, 徐卓, 王甲富, 马华, 周航 2011 60 024101]
[2]	Bao S, Luo C R, Zhang Y P, Zhao X P 2010 Acta Phys. Sin. 59 3187 (in Chinese) [保石, 罗春荣, 张燕萍, 赵晓鹏 2010 59 3187]
[3]	Sievenpiper D, Zhang L J, Broas R F J, Alexópolous N G, Yablonovitch E 1999 IEEE Trans. Microw. Theory Tech. 47 2059
[4]	Simovski C R, Maagt P, Tretyakov S A 2004 Electron. Lett. 40 92
[5]	Simovski C R, Maagt P, Melchakova I V 2005 IEEE Trans. Antennas Propag. 53 908
[6]	Yang F R, Ma K P, Qian Y, Itoh T 1999 IEEE Trans. Microw. Theory Tech. 47 2092
[7]	Chang C C, Qian Y X, Iton T 2003 Electromagn. Res. 4 211
[8]	Li D C, Boone F, Bozzi M 2008 IEEE Microw. Wireless Components Lett. 18 743
[9]	Ren L H, Luo J R, Zhang C 2011 Acta Phys. Sin. 60 088401 (in Chinese) [任丽红, 罗积润, 张弛 2011 60 088401]
[10]	Yang F, Rahmat S Y 2003 IEEE Trans. Antennas Propag. 51 2691
[11]	Wang S, Feresidis A P, Goussetis G, Vardaxoglou J C 2004 Electron. Lett. 40 405
[12]	Feresidis A P, Goussetis G, Wang S 2005 IEEE Trans. Antennas Propag. 53 209
[13]	Ourir A, Lustrac A, Lourtioz J M 2006 Appl. Phys. Lett. 88 084103
[14]	Engheta N 2002 IEEE Antennas and Propag. Soc. Int. Symp. San Antonio, TX, August 7, 2002 p392
[15]	Kern D J, Werner D H 2003 Microw. Opt. Technol. Lett. 38 61
[16]	Treyakov S A, Maslovsi S I 2003 Microw. Opt. Technol. Lett. 38 175
[17]	Gao Q, Yin Y, Yan D B, Yan N C 2005 Electron. Lett. 41 936
[18]	Luukkonen O, Costa F, Simovski C R, Monorchio A, Tretyakov S A 2009 IEEE Trans. Antennas Propag. 57 3119
[19]	Paquay M, Iriarte J C, Ederra I, Gonzalo R, Maagt P 2007 IEEE Trans. Antennas Propag. 55 3630
[20]	Simms S, Fusco V 2008 Electron. Lett. 44 316
[21]	Zhang Y, Mittra R, Wang B Z, Huang N T 2009 Electron. Lett. 45 484
[22]	Fu Y Q, Li Y Q, Yuan N C 2011 Microw. Opt. Technol. Lett. 53 712

[1]	冯奎胜, 李娜, 李桐. 有源器件混合集成的超薄超宽带可调雷达吸波体. , 2022, 71(3): 034101. doi: 10.7498/aps.71.20211254
[2]	冯奎胜, 李娜, 李桐. 有源器件混合集成的超薄超宽带可调雷达吸波体. , 2021, (): . doi: 10.7498/aps.70.20211254
[3]	石泰峡, 董丽娟, 陈永强, 刘艳红, 刘丽想, 石云龙. 人工磁导体对无线能量传输空间场的调控. , 2019, 68(21): 214203. doi: 10.7498/aps.68.20190862
[4]	陈巍, 高军, 张广, 曹祥玉, 杨欢欢, 郑月军. 一种编码式宽带多功能反射屏. , 2017, 66(6): 064203. doi: 10.7498/aps.66.064203
[5]	韩江枫, 曹祥玉, 高军, 李思佳, 张晨. 一种基于超材料的宽带、反射型90极化旋转体设计. , 2016, 65(4): 044201. doi: 10.7498/aps.65.044201
[6]	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. , 2015, 64(9): 094101. doi: 10.7498/aps.64.094101
[7]	梁文耀, 张玉霞, 陈武喝. 低对称性光子晶体超宽带全角自准直传输的机理研究. , 2015, 64(6): 064209. doi: 10.7498/aps.64.064209
[8]	郭飞, 杜红亮, 屈绍波, 夏颂, 徐卓, 赵建峰, 张红梅. 基于磁/电介质混合型基体的宽带超材料吸波体的设计与制备. , 2015, 64(7): 077801. doi: 10.7498/aps.64.077801
[9]	郑月军, 高军, 曹祥玉, 李思佳, 杨欢欢, 李文强, 赵一, 刘红喜. 覆盖X和Ku波段的低雷达散射截面人工磁导体反射屏. , 2015, 64(2): 024219. doi: 10.7498/aps.64.024219
[10]	李文强, 高军, 曹祥玉, 杨群, 赵一, 张昭, 张呈辉. 一种具有吸波和相位相消特性的共享孔径雷达吸波材料. , 2014, 63(12): 124101. doi: 10.7498/aps.63.124101
[11]	赵一, 曹祥玉, 张迪, 姚旭, 李思佳, 杨欢欢, 李文强. 一种兼有高增益和宽带低散射特征的波导缝隙天线设计. , 2014, 63(3): 034101. doi: 10.7498/aps.63.034101
[12]	郑月军, 高军, 曹祥玉, 郑秋容, 李思佳, 李文强, 杨群. 一种兼具宽带增益改善和宽带、宽角度低雷达散射截面的微带天线. , 2014, 63(22): 224102. doi: 10.7498/aps.63.224102
[13]	王莹, 程用志, 聂彦, 龚荣洲. 基于集总元件的低频宽带超材料吸波体设计与实验研究. , 2013, 62(7): 074101. doi: 10.7498/aps.62.074101
[14]	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. , 2013, 62(21): 214101. doi: 10.7498/aps.62.214101
[15]	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. , 2013, 62(19): 194101. doi: 10.7498/aps.62.194101
[16]	赵一, 曹祥玉, 高军, 姚旭, 马嘉俊, 李思佳, 杨欢欢. 人工磁导体正交布阵的宽带低雷达截面反射屏. , 2013, 62(15): 154204. doi: 10.7498/aps.62.154204
[17]	陈吴玉婷, 韩鹏昱, Kuo Mei-Ling, Lin Shawn-Yu, 张希成. 具有缓变折射率的太赫兹宽带增透器件. , 2012, 61(8): 088401. doi: 10.7498/aps.61.088401
[18]	冯野, 杨毅彪, 王安帮, 王云才. 利用半导体激光器环产生27 GHz的平坦宽带混沌激光. , 2011, 60(6): 064206. doi: 10.7498/aps.60.064206
[19]	张庆斌, 兰鹏飞, 洪伟毅, 廖青, 杨振宇, 陆培祥. 控制场对宽带超连续谱产生的影响. , 2009, 58(7): 4908-4913. doi: 10.7498/aps.58.4908
[20]	王晓慧, 吕志伟, 林殿阳, 王超, 汤秀章, 龚坤, 单玉生. 宽带KrF激光抽运的受激布里渊散射反射率研究. , 2006, 55(3): 1224-1230. doi: 10.7498/aps.55.1224

计量

文章访问数: 7154
PDF下载量: 651
被引次数: 0

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

搜索

留言板