电磁超表面实现超宽带隐身的机理与应用研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    61671415
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    58.0万
  • 负责人：
    李增瑞
  • 依托单位：
    中国传媒大学
  • 学科分类：
    F0119.电磁场与波
  • 结题年份：
    2020
  • 批准年份：
    2016
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Electromagnetic metasurface is a two dimensional ultrathin array composed of artificial unit cells, and its low profile and conformal ability make it more suitable for radar cross section (RCS) reduction. Reflection phase control is the key to achieve the stealth of complex objects. The present researches focus on the backscattering field reduction realized by 180° reflection phase difference of two kinds of unit cells, however, the RCS reduction bandwidth and bistatic RCS reduction magnitude are very limited. This project intends to propose the global destructive interference and the piecewise destructive interference to realize RCS reduction of complex objects over all directions in ultra-wideband. Based on the design and optimization of geometric parameters and arrangement of all unit cells in ultra-wideband, these two techniques suppress the scattering field over all directions in the lowest level, and realize the diffusion of electromagnetic waves. In this project, for strong scattering objects including dihedral corner reflector, trihedral corner reflector, cylinder, and antenna array, the scattering properties and stealth mechanism of the conformal metasurface are studied in deep. Furthermore, the improvement of these two destructive interference techniques are discussed theoretically. This project will provide the idea and method for RCS reduction of complex objects over all directions in ultra-wideband. This research is very important to the development of stealth technology.
电磁超表面是一种由人工结构单元构造的超薄二维阵列平面，低剖面、易于共形等特点使其更适用于复杂目标雷达散射截面（RCS）减缩，对超表面反射相位进行调控是实现复杂目标隐身的关键。现有的研究主要应用两种周期单元180度相位差的相消干涉来实现后向散射场的减缩，而隐身带宽和双站RCS减缩幅度非常有限。为了实现复杂目标在超宽带和全方位的隐身，本项目拟提出全局相消干涉技术和分段相消干涉技术，这两种技术基于在超宽带内所有单元结构参数与排布方式的优化设计，使得空间各个方向的散射场均达到最低，从而实现电磁波的漫散射。本项目针对二面角、三面角、柱面等强散射目标以及表面安装天线阵列等有源目标结构，研究共形电磁超表面的散射特性和隐身机理，以及电磁超表面共形后全局与分段相消干涉在理论和方法上的改进。本项目的研究将从理论与系统的角度给出降低复杂目标在超宽带和全方位RCS的设计思路和方法，对隐身技术的发展具有重要意义。

结项摘要

电磁超表面是一种由人工结构单元构造的超薄二维阵列平面，低剖面、易于共形等特点使其更适用于复杂目标雷达散射截面（RCS）减缩。现有的研究主要应用两种周期单元180度相位差的相消干涉来实现后向散射场的减缩，而隐身带宽和双站RCS减缩幅度非常有限。为了实现复杂目标在超宽带和全方位的隐身，本项目的主要研究工作及取得的创新成果包括：1）深入研究了二元相消干涉技术，重点是设计在宽频段内具有180°±37°反射相位差的新型周期单元，以扩展金属平板RCS减缩带宽。2）深入研究了极化转换相消干涉技术，设计几种在超宽频段内具有高极化转换率的新型周期单元。3）提出一种全新的相位调控方案，即多元相消干涉技术，进一步扩展RCS减缩带宽。4）研究了非平坦超材料多元相位相消技术以扩展雷达散射截面（RCS）减缩的带宽。5）提出了基于缺陷晶格和多波相消干涉的超表面以实现超宽带雷达散射截面减缩技术。6）研究了基于极化变换和相消干涉原理的超表面，以实现共极化和交叉极化超宽带单双站雷达散射截面减缩。7）研究了通过对电磁波共极化分量和交叉极化分量进行幅相调控而实现电磁波多自由度调控的超表面。8）研究了基于相位梯度超表面的宽带、高增益圆极化透镜天线。9）研究了基于阵列理论和多元相消原理的共形超表面，以实现针对曲面目标的宽带雷达散射截面减缩。10）研究了电磁超表面在天线阵RCS减缩中的应用。本项目的研究从理论与系统的角度给出降低复杂目标在超宽带和全方位RCS的新设计思路和方法，对隐身技术的发展具有重要意义。发表SCI检索论文27篇。项目执行期间，培养博士生4名，硕士生16名。

项目成果

期刊论文数量（27）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Ku-Band Phase-Gradient Metasurface for Broadband High-Gain Circularly Polarized Lens Antenna
用于宽带高增益圆偏振透镜天线的 Ku 波段相位梯度超表面
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    Applied Computational Electromagnetics Society Journal
  • 影响因子：
    0.7
  • 作者：
    Su Jianxun;Li Zhi;Li Zengrui;Guo Qingxin;Yang Yaoqing
  • 通讯作者：
    Yang Yaoqing
On the Volume-Surface Integral Equation for Scattering From Arbitrary Shaped Composite PEC and Inhomogeneous Bi-Isotropic Objects
任意形状复合PEC和非均匀双各向同性物体散射的体积-表面积分方程
  • DOI：
    10.1109/access.2019.2923650
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    IEEE Access
  • 影响因子：
    3.9
  • 作者：
    Liu Jinbo;Li Zengrui;Su Jianxun;Song Jiming
  • 通讯作者：
    Song Jiming
A Prismatic Conformal Metasurface for Radar Cross-Sectional Reduction
用于减小雷达截面的棱柱形共形超表面
  • DOI：
    10.1109/lawp.2020.2974018
  • 发表时间：
    2020-02
  • 期刊：
    IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters
  • 影响因子：
    4.2
  • 作者：
    Wang Yajin;Su Jianxun;Li Zengrui;Guo Qingxin;Song Jiming
  • 通讯作者：
    Song Jiming
Active Frequency Selective Surface With Wide Reconfigurable Passband
具有宽可重构通带的有源频率选择表面
  • DOI：
    10.1109/access.2019.2906219
  • 发表时间：
    2019-01-01
  • 期刊：
    IEEE ACCESS
  • 影响因子：
    3.9
  • 作者：
    Guo, Qingxin;Li, Zengrui;Yang, Lamar Y.
  • 通讯作者：
    Yang, Lamar Y.
Dual-Polarization Absorptive/Transmissive Frequency Selective Surface Based on Tripole Elements
基于三极元件的双偏振吸收/透射选频表面
  • DOI：
    10.1109/lawp.2019.2906675
  • 发表时间：
    2019-05-01
  • 期刊：
    IEEE ANTENNAS AND WIRELESS PROPAGATION LETTERS
  • 影响因子：
    4.2
  • 作者：
    Guo, Qingxin;Li, Zengrui;Song, Jiming
  • 通讯作者：
    Song, Jiming

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其他文献

A wideband Quasi-Yagi antenna with arrow-shaped dipoles for digital TV band applications
用于数字电视频段应用的具有箭头形偶极子的宽带准八木天线
  • DOI：
    10.1080/09205071.2012.711455
  • 发表时间：
    2012-08
  • 期刊：
    Journal of Electromagnetic Waves and Applications
  • 影响因子：
    1.3
  • 作者：
    毛吉燕;李增瑞;郭庆新;张卉;张雪芹
  • 通讯作者：
    张雪芹

其他文献

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李增瑞的其他基金

机载有源相控阵天线次生散射机理及控制方法研究
  • 批准号：
    U2241229
  • 批准年份：
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    面上项目

相似国自然基金

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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