摘要：提出了共享孔径雷达吸波材料(shared aperture radar absorbing material,SA-RAM)的设计方法.该方法将无源人工电磁媒质(metamaterials,MTM)的散射问题等效为有源阵列的辐射问题进行研究,利用阵列天线原理对有限周期MTM单元构成的MTM子孔径的位置信息、幅度信息、相位信息进行优化设计,实现具有不同功能的SA-RAM.在此基础上,设计了一种基于人工磁导体(artificial magnetic conductor,AMC)子孔径和完美吸波体(perfect metamaterial absorber,PMA)子孔径的SA-RAM,该SA-RAM通过将AMC子孔径与PMA子孔径交错布阵,实现了具有吸波和相位相消特性的SA-RAM.仿真和实验结果表明,该SA-RAM较金属板的后向雷达散射截面(radar cross section,RCS)在5.5—8.3 GHz都有明显的减缩,在5.54 GHz处的减缩是由于PMA的高吸波率引起的,在7.0 GHz处的减缩是由于AMC子孔径和PMA子孔径相位相消引起的.研究结果对频域和空域隐身相结合的雷达吸波材料设计具有重要的指导意义.

摘要：基于互补开口谐振单环(complementary split ring resonator,CSRR)的电磁特性,设计了一种新型人工磁导体(artificial magnetic conductor,AMC)结构CSRR-AMC.通过与方形贴片人工磁导体的反射相位对比发现,该结构在X极化和Y极化波垂直照射条件下可分别实现小型化和多同相反射频带.基于此特性,设计了一种仅由单一CSRR-AMC结构组成的宽带低雷达截面反射屏.该设计将相邻CSRR-AMC单元正交化排布,通过优化单元结构实现宽带相位对消,降低后向散射能量.测试结果表明,样品在7.38—10.47GHz范围内后向RCS减缩量达到10dB以上,相对带宽达到34.6%,为宽带低反射屏设计提供了新的方法.

摘要：设计了一种工作于X波段的基于共享孔径Fabry-Perot(F-P)谐振腔结构的宽带高增益磁电偶极子微带天线,并设计了三种不同尺寸的双层频率选择表面(FSS)单元,通过共享孔径布阵组成了超材料覆层.利用三种FSS单元的相位补偿特性,有效拓展了覆层天线的增益带宽.实测和仿真结果均表明,加载超材料覆层后,磁电偶极子天线在7.8—12.3 GHz内S_(11)<-10 d B,相对带宽达到44.7%,覆盖整个X波段.天线增益在7.9—12.1 GHz内均有明显的提高,最大提高了7 d B.相较于传统的F-P谐振腔结构覆层天线,设计的基于共享孔径的F-P谐振型超材料覆层天线能够明显拓展天线增益带宽,在新型宽带高增益天线设计方面具有广阔的应用前景.

摘要：提出了一种具有部分反射特性和吸波特性的共享孔径人工电磁媒质(shared aperture metamaterial,SA-MTM).该媒质由上层斜十字金属图案加载集总电阻的吸波表面、下层开条带缝隙金属面的部分反射表面以及中间介质层构成,吸波表面和部分反射表面在垂直维度上共享了一个物理孔径使该媒质同时实现了吸波特性和部分反射特性.将SA-MTM与天线一体化设计,利用SA-MTM的部分反射表面和天线表面构成的法布里-珀罗(Fabry-Perot,F-P)谐振腔提升天线的增益,利用SA-MTM的吸波表面吸收入射电磁波实现低雷达散射截面(radar section cross,RCS)天线的设计.仿真和实验结果表明,SA-MTM的加载使天线的前向增益在5.57—5.94 GHz的工作带宽范围内都提升了3 d B以上,且天线的后向RCS在2—9 GHz范围内都有明显的减缩.该研究成果克服了天线辐射性能和散射性能无法兼顾的矛盾,对高增益低RCS天线的设计具有重要的指导意义.

摘要：设计了一种高吸波率、宽入射角、无表面损耗层的超材料吸波体,并将其用于微带天线的带内雷达散射截面(radar cross section,RCS)减缩.实验结果表明:设计的吸波体的厚度为0.3mm,吸波率达99.9%,相比普通微带天线,加载该吸波体后的天线在工作频带内法向RCS减缩都在3dB以上,最大减缩16.7dB,单站RCS在-30°—+30°角域、双站RCS在-90°—+90°角域减缩超过3dB,且天线辐射性能保持不变.证实了该吸波体具有良好的吸波效果,可以应用于微带天线的带内隐身.

摘要：提出了一种基于PMA单元结构的超薄宽带完美吸波屏设计方法.该方法将多层拓展带宽的技术与单层多谐振方法有机结合,实现带宽拓展的同时,保持了完美吸波屏结构简单、无集总元件的特点,易于实际加工和应用.以双层三谐振超薄宽带完美吸波屏为例,结合其等效电路,理论上验证了所设计吸波屏的吸波机理,同时验证了方法的有效性.仿真分析该吸波屏具有低雷达散射截面、极化不敏感和宽入射角的特征.仿真和实测结果表明:该吸波屏在厚度为0.01λ的条件下,具有14.1%的半波功率带宽;-3dBsm的雷达散射截面缩减带宽为18.9%,在法线方向的最大缩减量为23 dBsm,在法向±40°内具有较好的雷达散射截面减缩效果.

摘要：近年来,传感器技术、嵌入式计算技术与通信技术迅猛发展且日益成熟,因此传感器节点日益小型化和智能化,促进了无线传感网在战场监视、智能交通、精准农业、建筑结构健康状况监测、灾难恢复、环境监控、医疗监护等军用和民用领域的广泛应用.广播的目的是将数据从源节点分发给网络中的所有节点,在无线传感网中主要用于路由发现和重要通知的发布等.无线传感网应用于战场情报获取或火灾监控等时延敏感领域时,需要将数据快速地从源节点广播给全网所有传感器节点,因此,设计一种低时延的广播算法具有非常重要的理论研究意义和实际应用价值.但是,由于无线信号传输的广播特性,节点的信号传输会对其干扰范围内所有节点的数据接收产生干扰,而信号干扰是影响广播时延的重要因素.在信号干扰约束下的最低时延广播问题是NP(Non-Polynomial)难问题,因此难以设计出多项式时间的最优化算法.现有研究工作通常通过干扰避免调度方法来设计低时延的广播算法,虽然能避免信号之间的干扰,但是不能增加可并发传输的广播链路数目,进而有效地降低广播时延.为了有效地解决该问题,本文首先设计了一种贪婪广播算法GreedyB.该算法通过构造宽度优先搜索树来实现网络节点的分层,依据覆盖节点数最多优先选为父节点的规则来构造广播树,最后采用逐层调度和干扰避免调度的方式来分配广播链路的传输时间片.在贪婪广播算法GreedyB的基础上,本文结合相继干扰消除技术设计了另一种广播算法SICB,致力于进一步降低广播时延.与GreedyB算法不同,SICB算法在分配传输时间片时,分析广播链路之间是否满足相继干扰消除的条件,条件满足时安排在同一时间片,不满足时进行干扰避免调度.本文通过理论分析证明了,GreedyB和SICB两种算法都能提供正确的无信号干扰的广播调度方案,并且两种算法时间复杂度和空间复杂度都是多项式时间的.本文通过大量的仿真实验对所提算法进行了性能分析.仿真实验结果表明,GreedyB和SICB两种算法在不同网络规模、最大传输距离、信号传输功率、噪声功率等网络参数下的广播时延都要低于现有的广播算法,性能优化率最高分别可达43.5%和52.7%.

摘要：为了缩减天线带内雷达散射截面(radar cross section,RCS),在双频带完美吸波材料的基础上,通过缩小两吸波率峰值之间的距离,设计出了一种频带较宽的超薄完美吸波体.该吸波体由两层金属及其中间的有耗介质组成,底面金属不刻蚀,顶面由方形贴片和绕其四周的开口方环组成,该结构具有低频点LC谐振和高频点偶极子谐振的特征.仿真和实验结果表明:该吸波体具有极化不敏感和宽入射角的特征,其在厚度小于0.01λ的条件下,具有8.2%的半波功率相对带宽,最大吸波率的峰值为91.6%和96.5%.将吸波体用于圆极化的倾斜波束(tilted beam,TB)天线,仿真和测试结果表明:该天线在保持增益不变的条件下,不仅轴比得到改善,有效带宽得到拓展,且在5.5—6.5GHz范围内TB天线的RCS缩减至少在3dBsm以上,在谐振频点处最大缩减幅度分别为11dBsm和8dBsm;在两谐振点处鼻锥方向36°—+36°范围内,TB天线的RCS缩减均有明显效果.

摘要：根据各向异性媒质理论,设计了一种宽带、反射型超材料极化旋转体,能够将线极化波极化方向旋转90?,极化转化率大于90%的工作带宽为5.5—14.5 GHz.该极化旋转体由两层介质板、金属双开口谐振环和金属底板周期排列构成,具有各向异性的特点,单元两对角线方向的电场分量反射系数相同,反射相位相差180?,导致其极化旋转特性.利用表面电流分布图,分析不同极化波入射时该极化旋转体的谐振状态,实验和仿真结果符合较好.该极化旋转体在新型天线设计和隐身技术等方面具有广阔的应用前景.

摘要：设计了一种同时具备高增益和宽带低散射特征的波导缝隙天线.将蚀刻有互补开口谐振环的方形贴片人工磁导体正交布阵得到宽带低雷达截面积(RCS)反射屏并以之代替原天线的全金属反射板,通过优化反射屏的加载方式,在展宽天线工作频带、提高天线增益的同时,实现了宽频域范围内天线鼻锥方向RCS减缩.实测结果表明:加载低RCS反射屏的缝隙天线工作带宽增加了100 MHz,前向增益提高了3.2 dB,在5.52—6.63GHz范围内RCS减缩量达10 dB以上,减缩带宽达到20%.