الکترومغناطیس کاربردی

الکترومغناطیس کاربردی

فرا سطح کاهنده سطح مقطع راداری پهن باند برمبنای تبدیل قطبش

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده
استادیار، دانشگاه هوایی شهید ستاری، تهران ، ایران
چکیده
در این پژوهش، یک فرا ماده سطحی برای کاهش پهن باند سطح مقطع راداری با استفاده از روش تبدیل قطبش و حذف پراکندگی ارائه‌شده است. تبدیل قطبش بر اساس سلول واحد حلقه مربعی صلیبی انجام می‌شود. در این ساختار از یک زیر آرایه 16 تایی مبتنی بر سلول حلقه مربعی صلیبی و چرخش یافته آن، به‌عنوان واحدهای ابر سلولی برای ساختن یک فرا سطح با ساختار صفحه شطرنجی استفاده‌شده است. ساختار ارائه‌شده می‌تواند به سطح مقطع راداری پشتی قطبش هم‌راستا را برای تمام زوایای موج تابشی کاهش دهد. در انتها فرا سطح معرفی‌شده ساخته و اندازه‌گیری گردیده است. نتایج شبیه‌سازی و ساخت نشان می‌دهد، ساختار ارائه‌شده می‌تواند در پهنای باند 8.9-22GHz، کاهش سطح مقطع راداری پشتی 10dB را محقق نماید.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Wideband RCS Reduction Metasurface based on Polarization Conversion

نویسنده English

Mojtaba Mighani
Assistant Professor, Shahid Sattari Aviation University, Tehran, Iran
چکیده English

In this study, a metasurface is proposed to reduce the radar cross-section bandwidth using polarization conversion and scattering cancelation. The polarization conversion is performed based on the cruciform square ring unit cell. In this structure, a 16-cell subarray based on the cruciform square ring cell and its rotation are used as supercell units to construct a metasurface with a checkerboard structure. The proposed structure can reduce the radar cross-section for all angles of the radiation wave. Finally, the introduced metasurface has been fabricated and measured. The results of simulation and measurement show that the proposed structure can achieve a 10dB radar cross-section reduction in the bandwidth of 8.9 to 22 GHz.

کلیدواژه‌ها English

Metasurface Radar Cross
Section Polarization Conversion Scattering Cancelation
[1]     M Mighani, G Dadashzadeh, “Broadband RCS reduction using a novel double layer chessboard AMC surface,” IET Electronics Letters, Vol.52, Issue14, July 2016, pp.1253-1255.
DOI: 10.1049/el.2016.1214
[2]     M Mighani, G Dadashzadeh, “Analytical Study and Experimental Verification of the Refraction Angle as a Function of Frequency Due to Surface Waves Incident onto a Tensor Impedance Sheet,” IEEE Transactions on Antennas and Propagation, Vol.67, Issue: 7, July 2019, pp. 4642-4649.
DOI: 10.1109/TAP.2019.2905779
[3]     S. Yu, L. Li, G. Shi, C. Zhu, X. Zhou, and Y. Shi, “Design, fabrication, and measurement of reflective metasurface for orbital angular momentum vortex wave in radio frequency domain,” Applied Physics Letters, vol.108, p.121903,2016.
DOI: 10.1063/1.4944789
[4]     L. Liu, X. Zhang, M. Kenney, X. Su, N. Xu, C. Ouyang, and S. Zhang, “Broadband metasurfaces with simultaneous control of phase and amplitude,” Advanced materials, vol.26, pp.5031-5036,2014.
DOI: 10.1002/adma.201401484
 
 
[5]     C.P. Feiffer, and A. Grbic, “Bianisotropic metasurfaces for optimal polarization control: Analysis and synthesis,” Physical Review Applied, vol. 2, p.044011,2014.
DOI: 10.1103/PhysRevApplied.2.044011
[6]     E. F. Knott, J. F. Shaeffer, and M. T. Tuley, “Radar cross section,” SciTech Publishing, Inc. 2004.
[7]     F. Costa, A. Monorchio, and G. Manara, “Analysis and design of ultra thin electromagnetic absorbers comprising resistively loaded high impedance surfaces,” IEEE Transaction on Antennas and Propagation, vol.58, pp.1551-1558, 2010.
DOI: 10.1109/TAP.2010.2044329
[8]     Y. Li, J. Zhang, S. Qu, J. Wang, H. Chen, Z. Xu, and A. Zhang, “Wideband radar cross section reduction using two-dimensional phase gradient metasurfaces,” Applied Physics Letters, vol. 104(22), p.221110,2014.
DOI: 10.1063/1.4881935
[9]     P. Su, Y. Zhao, S. Jia, W. Shi, and H. Wang, “An ultra-wideband and polarization-independent metasurface for RCS reduction,” Scientific Reports, vol.6, pp.20387, 2016.
DOI: 10.1038/srep20387
[10]  X. Liu, J. Gao, L. Xu, X. Cao, Y. Zhao, and S. Li, “A coding diffuse metasurface for RCS reduction,” IEEE Antennas and wireless propagation letters, vol.16, pp.724-727, 2017.
DOI: 10.1109/LAWP.2016.2601108
[11]  M. Long, W. Jiang, and S. Gong, “Wideband RCS reduction using polarization conversion metasurface and partially reflecting surface,” IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, vol.16, pp.2534-2537, 2017.
DOI: 10.1109/LAWP.2017.2731862
[12]  Y. L. Shu, Y. H. Zhang, G. Q. Zhu, S. Y. He, H. C. Yin, and H. Y “Wideband RCS reduction based on polarization conversion unit cell” (in Chinese), Journal of radio science, vol.34, pp.126-132, 2019.
DOI: 10.12265/j.cjors.2021029
[13]  H. H. Hsiao, C. H. Chu, and D.P. Tsai, “Fundamentals and Applications of Metasurfaces, ” Small Methods, vol.1, p.1600064, 2017.
DOI: 10.1002/smtd.201600064
[18]  J. Tian, S. Li, C. He and etc., “Ultrabroadband and Multipolarized Electrically Reconfigurable Reflectarray Antennas,” IEEE Transactions on Antennas and Propagation, Vol. 73, Issue. 2, Feb. 2025, pp.723-732.
DOI: 10.1109/TAP.2024.3486014
[19]  R. M. Goud, P. Paul; K Krishnamoorthy; B. Majumder and etc., “Dual-Functional Reflective-Metastructure Array for Polarization Conversion and Stealth Application,” 2024 IEEE International Symposium on Phased Array Systems and Technology, Oct. 2024, Boston, MA, USA.
DOI: 10.1109/ARRAY58370.2024.10880460
[20]  H. Chen; Q. Zhen; J. Chen and etc. “X-Band and Low-RCS Flexible Wideband Antenna Array Based on Metasurface,” IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, Vol. 24, Issue. 3, March 2025, pp.567-571.
DOI: 10.1109/LAWP.2024.3507619
[21]  D. Sievenpiper, L. Zhang, R. F. J. Broas and etc., “High-impedance electromagnetic surfaces with a forbidden frequency band,” IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, Vol. 47, Issue. 11, Nov. 1999, pp.2059-2074.
DOI: 10.1109/22.798001
دوره 13، شماره 1 - شماره پیاپی 30
بهار و تابستان
شهریور 1404
صفحه 113-118

  • تاریخ دریافت 30 اردیبهشت 1404
  • تاریخ بازنگری 14 تیر 1404
  • تاریخ پذیرش 20 مرداد 1404
  • تاریخ انتشار 01 شهریور 1404