【摘 要】
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隐身技术有助于提高军事装备的突防和战场生存能力,对军事发展具有重要意义,雷达散射截面（Radar Cross Section,RCS）是衡量隐身性能好坏的重要指标。在微波频段内,通常使用超表面反探测技术来实现雷达探测区域信号强度的降低,其原理是将入射到目标上的电磁波散射到各个方向。本文在众多专家学者的工作基础上,结合电磁波的极化特性和卷积运算实现电磁超表面的单站RCS缩减,主要内容如下:1.采用卷
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隐身技术有助于提高军事装备的突防和战场生存能力,对军事发展具有重要意义,雷达散射截面（Radar Cross Section,RCS）是衡量隐身性能好坏的重要指标。在微波频段内,通常使用超表面反探测技术来实现雷达探测区域信号强度的降低,其原理是将入射到目标上的电磁波散射到各个方向。本文在众多专家学者的工作基础上,结合电磁波的极化特性和卷积运算实现电磁超表面的单站RCS缩减,主要内容如下:1.采用卷积运算将散射方向图进行偏移,通过增加偏移方向个数,实现超表面的RCS缩减。首先,运用电磁波的线极化转化特性,设计了一款“F”形的极化转化单元,并将其关于x轴镜像操作得到镜像单元,两者构成1-bit编码单元;两单元的交叉极化相位差为180°,实现电磁波反相相消。然后,将单元组阵形成十字形排列的编码超表面,利用卷积运算将十字形排列的散射方向图偏移至多个方向。随着偏移方向个数的增加,超表面产生的散射波束越来越多,入射波的能量被散射到各个方向。根据能量守恒定律,波束越多,每个波束的能量越低,进而实现RCS的缩减。2.采用卷积运算改变散射能量的分布,通过叠加不同编码模式,实现超表面的RCS缩减。超表面由“I”形的极化转化单元构成,通过调整单元的夹角和关于x轴的镜像操作,实现相邻单元的相位差为90°。在此基础上设计了4×4的具有一维或二维相位梯度的编码单元,实现编码单元散射波束的控制;将编码单元组阵成不同编码模式的超表面,利用卷积运算改变超表面散射能量的分布方向生成缩减RCS的新超表面。为了验证上述理论的正确性,分别对十字形排列的散射方向图偏移六个方向的超表面和改变散射能量分布方向的超表面进行加工、测试。测试结果与仿真结果吻合良好,证实了所设计的超表面具有良好的单站RCS减缩效果。
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