摘要
近年来，超表面因其具有巨大的应用潜力，引起了众多学者的关注。本文针对较大规模的电可调超表面阵列展开研究，使同一超表面阵列可以实现不同的电磁（EM）响应，而且考虑到现代作战平台很多时候是非平面的，本文还对共形超表面的设计方法进行研究，建立了波前和曲面之间的关系，结合空间映射优化算法对共形超表面进行优化设计。 首先，本文提出了一种具有实时编码雷达散射截面（RCS）的双频带电可调动态伪装超表面。超表面单元由一个带缺口的圆环和一个变形的交叉偶极子组成，通过切换嵌于单元中的PIN二极管的导通/截止两种状态，可以重构两个频段的谐振频率，这样可以通过FPGA独立的控制每个单元的导通/截止状态。然后通过优化算法，优化出两种状态单元各自所占比例以及排布方式，实现在平面波垂直入射下，S波段和X波段对RCS的缩减，并且通过改变不同位置超表面单元上PIN二极管的通断状态，RCS可以在S波段以及X波段动态变化，数值和实验结果都证明了设计的合理性。 然后，本文将传统的天线阵列理论，拓展到三维共形超表面上，然后通过三维共形超表面散射场的解析方法结合遗传算法快速设计出具有宽带低散射特性的共形超表面，并且通过全波仿真对其进行验证。但是由于在使用三维超表面散射场解析分析方法时，没有考虑单元的互耦，导致在某些频点经全波仿真验证时并不满足设计要求，因此通过空间映射算法进一步优化，建立粗模型和细模型之间的映射关系，利用这种关系可以将复杂耗时的细模型优化转变为简单快速的粗模型的优化和更新，从而达到高效优化设计的目的，最终设计出在6~16GHz频带内主反射方向RCS缩减量达10dB的共形隐身超表面。 最后，本文设计的电可调超表面阵列，以及共形超表面的设计方法都具有一定的工程和实践价值，前者能够有效地改变作战平台的可探测特征信号，提高作战平台的效能，在复杂多变的战场环境中，具有重要的战术价值和战略威慑作用，后者为今后超表面加载到非平面平台上打好理论基础，最终实现隐身超表面与加载平台的完美共形，对于提升作战平台的生存能力和突防能力具有重要的意义。
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