基于相位梯度超表面的电磁信号调制技术研究

For the need of informatization and stealth development of weapon and equipment nowadays and in the future, radar signal spectrum manipulation technology is going to be studied based on phase gradient metamsurface, electromagnetic signal spectrum manipulation structure design theory, method and manufacturing will be established based on phase gradient metamsurface. This project mainly includes the following contents: working mechanism and design method study of phase gradient metamsurface; time domain electromagnetic signal spectrum manipulation technology study based on phase gradient metamsurface; space domain electromagnetic signal spectrum manipulation technology study based on phase gradient metamsurface;time-space domain comprehensive electromagnetic signal spectrum manipulation technology study based on phase gradient metamsurface. Dispersion character and special structure are utilized in this project, forward lead the signal processing to the step of material, real time and stealth ability are improved, basic function of passive jamming is broaden. The project will promote the military application of phase gradient metamsurface technology in the field of stealth, electronic confrontation and other fields, and provide theoretical support and technical reserves for our military equipment informatization capabilities.

针对当前和未来武器装备信息化隐身化发展的应用需求，开展基于相位梯度超表面的电磁信号频谱调制技术研究，建立具有电磁信号频谱调制功能的相位梯度超表面的结构设计理论、设计方法与制备工艺路线，主要研究内容包括：相位梯度超表面结构的色散机理与设计调控方法；基于相位梯度超表面的电磁信号时域频谱调制技术研究；基于相位梯度超表面的电磁信号空域频谱调制技术研究；基于相位梯度超表面的电磁信号时域-空域综合频谱调制技术研究。项目运用超表面特殊的结构和色散性质，将信号处理的过程前移到材料端，提高了实时性和隐身性能，拓展了无源对抗的基本功能。项目将推动相位梯度超表面在隐身、电子对抗等领域的军事应用进程，为我军装备信息化能力提升提供理论支撑和技术储备。

相位梯度超表面的结构单元内强烈的色散特性以及特殊的周期性排布方式，能够对电磁波信号的时域和空域频谱特性产生调制作用，在军事领域中能够对通信、雷达系统的正常工作能力起到干扰作用，而这种作用效应尚未得到学界的广泛关注和研究。本项目针对当前和未来武器装备信息化隐身化发展的应用需求，开展基于相位梯度超表面的电磁信号频谱调制技术研究，建立具有电磁信号频谱调制功能的相位梯度超表面的结构设计理论、设计方法与制备工艺路线，主要研究内容和所取得的研究进展包括：.①研究了超表面色散调控物理机制和变化规律，研究了材料色散设计与电磁波群延迟特性之间对应关系的理论模型和基本设计方法。.②研究了超材料结构的色散可调控性，设计线性变化的群延迟结构和自由空间波的波形调制器，以传播相位积累作用对信号波形进行高效的时间色散调制，以信号的相关性降低程度评估调制效果。.③研究了超薄超表面结构的色散特性及其对电磁波的时间色散调控特性，设计了一个多谐振点极化转化功能的宽带超表面结构，以典型的脉冲压缩体制雷达信号为例，研究了超表面结构谐振对其信号的调制能力和对雷达探测的干扰效果。.④研究了超表面在有相位梯度排布时，电磁波在空间色散上的调制和频谱响应特性，根据光学傅里叶变换理论建立了空间色散下频谱调制的计算模型。研究了相位梯度超表面结构对双站和单站散射下信号的调制能力和对雷达探测的干扰效果。.项目运用超表面特殊的结构和色散性质，将信号处理的过程前移到材料端，提高了实时性和隐身性能，拓展了无源对抗的基本功能。项目将推动相位梯度超表面在隐身、电子对抗等领域的军事应用进程，为我军装备信息化能力提升提供理论支撑和技术储备。