А.И. Семенихин – к.т.н., доцент 

Scopus ID 55361276300; Researcher ID B-5893-2017; SPIN 5609-3793

E-mail: anilsem@mail.ru

П.В. Благовисный – инженер; аспирант кафедры антенн и радиопередающих устройств  E-mail: ne-rio@yandex.ru

А.В. Малинка – к.воен.н., начальник отдела 

E-mail: 9773878095@mail.ru

А.О. Тектинов – инженер

E-mail: tektinovao@yandex.ru

Постановка проблемы. Рабочая полоса радиомаскирующих покрытий на основе непоглощающих метаповерхностей (метапокрытий − МП) традиционно определяется по уровню снижения эффективной поверхности рассеяния (ЭПР) −10 дБ. При этом обычно рассматривается нормальное облучение электромагнитной (ЭМ) волной в двух главных плоскостях. Актуальной задачей является более эффективное снижение моностатической ЭПР объектов, облучаемых ЭМ волной с различной линейной поляризацией. Для этого предлагается использовать тонкие непоглощающие цифровые двухбитные МП с анизотропной метаповерхностью на основе метачастиц – «восьмерок». Отличиями разработанных МП от известных, рассмотренных другими авторами, являются: топология метачастиц и блочный принцип размещения модулей метапокрытий.

Цель. Численные и экспериментальные исследования моностатической ЭПР двух (типа I и типа II) разработанных цифровых двухбитных плоских анизотропных метапокрытий с более эффективным (> 10 дБ) снижением ЭПР в широкой полосе частот при облучении волной с различной линейной поляризацией.

Результаты. Рассчитанные и измеренные уровни снижения моностатической ЭПР разработанных цифровых двухбитных анизотропных МП (типа I и типа II) составили не менее 12,5–13,5 дБ на разных согласных поляризациях в полосе от 10,2 до  17,5 ГГц и выше. Рассчитанные ЭПР импедансных и полноволновых моделей МП хорошо согласуются с экспериментальными данными.

Практическая значимость. Разработанные цифровые анизотропные двухбитные метапокрытия могут быть использованы в качестве широкополосных радиомаскирующих покрытий. Предложенный приближенный алгоритм позволил рассчитать ЭПР импедансных моделей метапокрытий с меньшими затратами времени и вычислительных ресурсов, чем при расчете ЭПР полноволновых моделей МП.

Семенихин А.И., Благовисный П.В., Малинка А.В., Тектинов А.О. Экспериментальные и численные исследования эффективности снижения моностатических ЭПР непоглощающих цифровых двухбитных плоских метапокрытий // Радиотехника. 2020. Т. 84. № 10(20). С. 64−76. DOI: 10.18127/j00338486-202010(20)-08.

1. Iriarte J.C., Pereda A.T., de Falcon J.L.M., Ederra I., Gonzalo R. Broadband RCS Reduction using AMC Technology // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2013. V. 61. № 12. P. 6136−6143.
2. Chen W., Balanis C.A., Birtcher C.R. Checkerboard EBG Surfaces for Wideband Radar Cross Section Reduction // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2015. V. 63. № 6. P. 2636−2645.
3. Chen W., Balanis C.A., Birtcher C.R. Dual Wide-Band Checkerboard Surfaces for Radar Cross Section Reduction // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2016. V. 64. № 9. P. 4133−4138.
4. Haji-Ahmadi M.-J., Nayyeri V., Soleimani M., Ramahi O.M. Pixelated Checkerboard Metasurface for Ultra Wideband RCS Reduction // Scientific Reports. 2017. V. 7. № 1. 12 p. 
5. Zhuang Y., Wang G.-M., Xu H.-X. Ultra-Wideband RCS Reduction using Novel Configured Chessboard Metasurface // Chinese Physics B. 2017. V. 26. № 5. 7p. 
6. Modi A.Y., Balanis C.A., Birtcher C.R., Shaman H. Novel Design of Ultra-Broadband Radar Cross Section Reduction Surfaces using Artificial Magnetic Conductors // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2017. V. 65. № 10. P. 5406−5417.
7. Yang J. J. Cheng Y.Z., Ge C.C., Gong R.Z. Broadband Polarization Conversion Metasurface Based on Metal Cut-Wire Structure for Radar Cross Section Reduction // Materials. 2018. V. 11. № 4. 12 p.
8. Jiang W., Xue Y., Gong S.-X. Polarization Conversion Metasurface for Broadband Radar Cross Section Reduction // Progress in Electromagnetics Research Letters. 2016. V. 62. P. 9−15.
9. Zheng Q., Guo C., Li H., Ding J. Broadband radar cross-section reduction using polarization conversion metasurface // International Journal of Microwave and Wireless Technologies. 2018. V. 10. № 2. P. 197−206.
10. Shen Y., Pei Z., Pang Y., Wang J., Zhang A., Qu S. Phase random metasurfaces for broadband wide-angle radar cross section reduction // Microwave and Optical Technology Letters. 2015. V. 57. № 12. P. 2813−2819.
11. Song Y.-C., Ding J., Guo C.-J., Ren Y.-H., Zhang J.-K. Ultra Broadband Backscatter Radar Cross Section Reduction Based on Polarization Insensitive Metasurface // IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters. 2016. V. 15. P. 329−331.
12. Chen J., Cheng Q., Zhao J., Dong D.S., Cui T.J. Reduction of Radar Cross Section Based on a Metasurface // Progress In Electromagnetics Research. 2014. V. 146. P. 71−76.
13. Wang K., Zhao J., Cheng Q., Dong D.S., Cui T.J. Broadband and Broad-Angle Low-Scattering Metasurface Based on Hybrid Optimization Algorithm// Scientific Reports. 2014. V.  4. № 1. 6 p.
14. Su P., Zhao Y., Jia S., Shi W., Wang H. An Ultra-Wideband and Polarization Independent Metasurface for RCS Reduction // Scientific Reports. 2016. V.  6. № 1. 8 p.
15. Zhao Y., Cao X., Gao J., Liu X., Li S. Jigsaw puzzle metasurface for multiple functions: polarization conversion, anomalous reflection and diffusion // Optics Express. 2016. V. 24. № 10. 10 p.
16. Zhuang Y., Wang G., Liang J., Cai T., Tang X.-L., Guo T., Zhang Q. Random Combinatorial Gradient Metasurface for Broadband, Wide-Angle and Polarization-Independent Diffusion Scattering // Scientific Reports. 2017. V. 7. 10 p.
17. Su J., Lu Y., Liu J., Yang Y., Li Z., Song J. A Novel Checkerboard Metasurface Based on Optimized Multielement Phase Cancellation for Super-wideband RCS Reduction // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2018. V. 66. № 12. P. 7091−7099.
18. Lu Y., Su J., Liu J., Guo Q., Yin H., Li Z., Song J.UltrawidebandMonostatic and Bistatic RCS Reductions for Both Copolarization and Cross Polarization Based on Polarization Conversion and Destructive Interference // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2019. V. 67. № 7. P. 4936−4941.
19. Liu X., Gao J., Xu L., Cao X., Zhao Y., Li S. A Coding Diffuse Metasurface for RCS Reduction // IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters. 2017. V. 16. P. 724−727.
20. Khan T.A., Li J., Chen J., Raza M.U., Zhang A. Design of a Low Scattering Metasurface for Stealth Applications // Materials. 2019. V. 12. № 18. 13 p.
21. Li S.J., Cao X.Y., Xu L.M., Zhou L.J., Yang H.H., Han J.F., Zhang Z., Zhang D., Liu X., Zhang C., Zheng Y.J., Zhao Y. Ultrabroadband Reflective Metamaterial with RCS Reduction Based on Polarization Convertor, Information Entropy Theory and Genetic Optimization Algorithm// Scientific Reports. 2016. V. 6. № 1. 12 p.
22. Семенихин А.И., Семенихина Д.В., Юханов Ю.В., Климов А.В. Снижение ЭПР с помощью непоглощающих бинарных покрытий с анизотропной импеданснойметаповерхностью // Антенны. 2019. № 1. С. 65−72.
23. Semenikhin A.I., Semenikhina D.V. , Yukhanov Y. V. , Blagovisnyy P.V.  Broadband RCS Reduction Using Digital Impedance Metasurfaces with 2-bit Coding of Axes of Anisotropy and Eigen Reactances // 2018 Progress in Electromagnetics Research Symposium (PIERS-Toyama). 2018. 8p.
24. Благовисный П.В., Семенихин А.И.Полноволновые и импедансные модели сверхширокополосных тонких твистметаполяризаторов для радиомаскирующих покрытий. Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2020. № 8. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2020.8.12
25. GNU Octave: Scientific Programming Language. Available online: https://www.gnu.org/software/octave (Дата обращения: 29.07.2020).
26. Ansys HFSS: 3D Electromagnetic Field Simulator for  RF and Wireless Design. Available online: https://www.ansys.com/products/electronics/ansys-hfss (Дата обращения: 29.07.2020).