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摘要 本文在分析超材料基本特性与阵列综合理论的基础上，研究编码超材料的散射特性及其在缩减RCS 方面的应用。编码超材料由两种类型（分别具有 0和相位响应）的单元结构组成，命名为“0”和“1”元素。通过“0”和“1”元素的编码控制的序列，可以对电磁波进行控制，以实现不同的功能。针对不同的子阵数 N 进行编码优化，研究其在一个较宽频率范围内的 RCS 缩减。编码超材料的概念可以从一位编码扩展到二位甚至更高。本文仿真分析了一位与二位优化编码的 RCS 缩减效果，结果证明，编码超材料可以在一个很宽的频带内将RCS缩减在-10dB以下，在某些优化编码中甚至能达到-20dB以下的缩减效果。 42225
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毕业论文关键词 编码超材料（coding metamaterial） 散射特性 阵列综合 雷达散射截面（RCS）缩减
Title Analysis and Design of Coding Metamaterial for the Applications in Radar Cross Section (RCS) Reduction
Abstract In this paper, based on analyses of basic characteristics of metamaterial and antenna array synthesis theory, scattering characteristics of coding metamaterial and its applications in Radar Cross Section (RCS) reduction are investigated. Coding metamaterial consists of two types of cells which exhibit 0 or π phase response respectively and are named of "0" and "1" element. By the control of "0" and "1" sequences encoding elements, the electromagnetic wave can achieve different functions. Here, the metamaterial elements are encoded in cases of the different sub-array number N, to achieve large RCS reduction over a wide frequency band. The concept of coding metamaterial can be expanded from one-bit code to two-bit or more. In this paper, by the optimization of one- or two-bit coding metamaterials, the proposed coding metamaterials can achieve the large RCS reduction (smaller than -10dB or less) over a wide frequency band. Specially, the optimized coding metamaterial can provide a larger reduction of below -20dB.
Keywords Coding metamaterial, scattering properties, antenna array synthesis, Radar Cross Section (RCS) reduction
目次
1绪论1
11研究背景与意义1
13论文的主要内容3
2超材料的基本特性分析4
21超材料的基本特性4
22用于编码超材料散射特性分析的阵列综合理论9
3基于一位编码超材料结构的RCS缩减特性分析13
31反向编码超材料的单元设计及散射特性分析13
32一位编码超材料在RCS缩减方面的应用研究22
33本章小结26
4基于二位编码超材料结构的RCS缩减特性分析28
41二位编码超材料的单元设计及散射特性分析28
42二位编码超材料在RCS缩减方面的应用研究31
43本章小结33
结论34
致谢35
参考文献36
1 绪论 1.1 研究背景与意义 超材料（Metamaterials）是指一些具有天然材料不具备的超常物理性质的人工复合结构或复合材料，近年来在国际学术界获得了愈来愈广泛的关注。超材料的出现打破了传统材料或结构的物理极限，它不单单是一种材料形态，也代表一种新的材料设计理念，即通过人工微结构单元构成的复合结构或复合材料实现自然材料所不能实现的特性或功能，具有重要的科学意义和很大的应用价值。 现阶段广泛研究的超材料主要有左手材料[1,2]（LHM，Left-handed metamaterials）、人工磁导体结构[3]（AMC，Artificial magnetic conductor）、电磁电磁带隙结构[4](EBG，Electromagnetic band-gap)、复合左/右手传输线[5,6]（CRLH，Composite right/left-handed transmission line）等。其中，左手材料是一种最典型的超材料，同时也是研究最为广泛的超材料。因为超材料的研究源于左手材料，在研究初期，人们将研究重点放在介电常数和磁导率同时为负的左手材料的奇特性质和实现上。
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