超表面电磁波操控及其在隐身技术中的应用研究

Metasurface is 2-dimensional periodic structure composed of metamaterial unit cells, and is the latest development trend and a hot topic in the metamaterials research. Metasurfaces can flexibly control the properties of the microwave reflection or transmission. Thus, metasurfaces have the potential applications in military, aerospace and communication. This project focus on the problems of the mechanism of the controlling the microwaves by the metasurfaces and its applications in the stealth technology.This project will explain the physical process of the excitation of the surface wave by the metasurface at arbitrary polarization incidence, derive the accqurate expression of the electromagnetic field distributions, and research the mechanism of the controlling the microwave by metasurface deeply. What's more, this project will physically model the broad/multi band metasurfaces,design and fabricate the broad/multi band metasurfaces to break the band bottlenecks of the metamaterials. More over, this project will study on the low-frequency broadband ultrathin cloaks , explore new mechanism of the absorbor and cloaks based on metasurfaces. Then, theorize, design and fabricate the metasurfaces for stealth. The research of this project will provide solid theoretical background and brand-new technical means for developing novel high-performance stealth technology.

人工电磁超表面是由超材料结构单元二维阵列构成的平面，是近年来人工电磁超材料研究的最新发展方向和研究热点之一。通过超表面可实现对电磁波反射和透射的灵活调控，超表面在军事、航天、通信领域具有潜在的应用价值。本项目针对超表面电磁波操控机理及其在隐身技术中的应用问题，研究超表面结构在任意极化波入射情况下，激励表面波的物理过程，推导表面波的准确电磁场分布表达公式，深入揭示超表面操控电磁波的机理；建立宽带/多频带超表面的物理模型，设计、制备具有宽带/多频带性能的超表面，突破超表面带宽窄的技术瓶颈；开展低频宽带薄型超表面隐身技术研究，探索吸波与透波型超表面隐身新物理机制，建立隐身超表面的设计理论、设计技术和制备方法，为发展新型高性能隐身技术提供坚实的理论依据与崭新的技术途径。

人工电磁超表面是近年来电磁学领域研究热点之一，在军事、航天、通信领域具有广阔的应用价值，本项目针对超表面电磁波操控机理及其在隐身技术中的应用展开研究。项目按照项目计划书要求，针对超表面工作机理、宽带/多频超表面设计和在隐身技术中应用等方面开展了研究。给出了任意极化波入射情况下，入射波与超表面相互作用后的电磁场分布表达式，并建立了超表面等效物理模型，完善了超表面操控表面电磁波的理论体系，为超表面解析化设计提供了理论基础；建立了宽带/多频超表面结构设计方法体系，设计出了多款具有宽频/多频特性的超表面样品；给出了低频、宽带、薄型隐身超表面设计与制备方案，设计出了可覆盖P波段、L波段的隐身超表面样件，技术指标达到项目要求。除完成项目确定的研究目标外，项目还开展了高效非对称传输超表面、宽带圆极化透射阵列天线、折射率梯度超表面、极化可重构超表面天线罩和高性能频率选择表面等方面的研究工作。. 在本项目资助下，发表高水平期刊学术论文63篇、会议论文7篇，授权中国发明专利1项，培养青年教师4名，博士研究生6名，硕士研究生4名，参加国内外学术交流共计23人次，邀请国外4名知名学者来校参加学术交流。项目组超额完成了项目研究内容，实现了项目研究目标，项目部分研究成果已在装备中进行试用，应用效果良好。项目研究为超表面的理论发展与应用推广，提供了坚实的理论基础与崭新的技术途径。