Непоглощающие цифровые анизотропные метапокрытия для широкополосного снижения эффективной площади рассеяния тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.12.07, кандидат наук Благовисный Павел Вадимович

• Благовисный Павел Вадимович
• кандидат наук
• 2022

Оглавление диссертации кандидат наук Благовисный Павел Вадимович

ВВЕДЕНИЕ

1 ПРИМЕНЕНИЕ МЕТАПОВЕРХНОСТЕЙ ДЛЯ СНИЖЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОЙ ПЛОЩАДИ РАССЕЯНИЯ

1.1 Классификация метаматериалов и метаповерхностей в области стелс-технологий и создания маскирующих покрытий

1.2 Поглощающие и изотропные градиентные метапокрытия

1.3 Анизотропные метапокрытия с твист-эффектом

1.4 Цифровые (кодированные) метапокрытия для снижения ЭПР

1.5 Выводы

2 ПОЛНОВОЛНОВЫЕ И ИМПЕДАНСНЫЕ МОДЕЛИ СВЕРХШИРОКОПОЛОСНЫХ ТОНКИХ ТВИСТ-МЕТАПОЛЯРИЗАТОРОВ

2.1 Синтез эквивалентных схем взаимных метаполяризаторов

2.2 Метаполяризаторы на основе метачастиц в виде связанных эллиптических кольцевых резонаторов

2.3 Метаполяризаторы на основе метачастиц в виде усовершенствованных симметричных сплит-ринг резонаторов

2.4 Метаполяризаторы на основе решёток параллельных полосков

2.5 Выводы

3 МОДЕЛИ И ХАРАКТЕРИСТИКИ РАССЕЯНИЯ ПЛОСКИХ ЦИФРОВЫХ АНИЗОТРОПНЫХ МЕТАПОКРЫТИЙ С МАЛОЙ ЭПР

3.1 Матрица рассеяния фрагмента импедансной модели 1-битной анизотропной метаповерхности

3.2 Блочный принцип построения 1-битных метапокрытий с малой ЭПР

3.3 Оценка моно- и бистатических ЭПР, боковых лепестков диаграмм рассеяния и уровней снижения ко- и кросс-ЭПР

3.4 Матрица рассеяния фрагмента импедансной модели 2-битной метаповерхности с кодированием осей анизотропии

3.5 Блочный принцип построения и характеристики рассеяния моделей 2-битных метапокрытий с кодированием осей анизотропии

3.6 Характеристики рассеяния моделей 2-битных метапокрытий с кодированием осей анизотропии и собственных реактансов

3.7 Выводы

4 МОДЕЛИ И ХАРАКТЕРИСТИКИ РАССЕЯНИЯ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ 1-БИТНЫХ АНИЗОТРОПНЫХ МЕТАПОКРЫТИЙ С МАЛОЙ ЭПР

4.1 Синтез тензора импеданса цилиндрической метаповерхности, эквивалентной черному телу Макдональда на ко-поляризациях

4.2 Синтез тензора импеданса азимутально кодированной метаповерхности с нулевыми моностатическими ко-ЭПР

4.3 Снижение ко-ЭПР и гашение кросс-ЭПР с помощью азимутально кодированных метапокрытий

4.4 Эффект фазирования поля рассеяния азимутально кодированных 1-битных метапокрытий

4.5 Эффект «маргаритки» в диаграммах рассеяния азимутально кодированных 1-битных метапокрытий

4.6 Снижение ЭПР с помощью цилиндрической метаповерхности и пассивной линейной решетки диполей с сильной связью

4.7 Выводы

5 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ МАКЕТОВ 2-БИТНЫХ МЕТАПОКРЫТИЙ. ВЕРИФИКАЦИЯ ЧИСЛЕННЫХ МОДЕЛЕЙ

5.1 Описание полноволновых моделей и изготовленных макетов плоских 2-битных анизотропных метапокрытий

5.2 Экспериментальные и численные исследования эффективности снижения моностатических ЭПР разработанных метапокрытий

5.3 Экспериментальные и численные исследования диаграмм обратного рассеяния разработанных метапокрытий

5.4 Экспериментальные и численные исследования диаграмм обратного рассеяния двугранных уголковых отражателей

5.5 Выводы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ А. Список сокращений и условных обозначений

ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Коэффициенты отражения импедансных nm-модулей

ПРИЛОЖЕНИЕ В1. Акт о внедрении результатов диссертационной работы в учебный процесс

ПРИЛОЖЕНИЕ В2. Акт о внедрении результатов диссертационной работы в грант РНФ

ВВЕДЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Непоглощающие цифровые анизотропные метапокрытия для широкополосного снижения эффективной площади рассеяния»

Актуальность темы исследования

В условиях интенсивного развития радиотехнических систем обнаружения целей возрастает актуальность комплекса технических решений по снижению радиолокационной заметности (РЛЗ) летательных аппаратов, морской и наземной техники (далее - объектов) в радиочастотном (РЧ) и инфракрасном (ИК) диапазонах [1]. Поэтому, одновременно с эволюцией радарных технологий совершенствуются и принципы радиоэлектронной борьбы. Поскольку РЛЗ объектов описывается, прежде всего, эффективной площадью рассеяния (ЭПР), то под технологиями обеспечения малой радиозаметности в первую очередь понимаются способы снижения ЭПР объектов, при этом термин «радиозаметность» относится как к РЧ, так и к инфракрасному (ИК) и оптическому диапазонам.

Появление технологий снижения РЛЗ объектов (или Stealth технологий) относится к концу 70-х годов ХХ века. Спустя десятилетие, когда появился первый самолёт-невидимка, снижение ЭПР стало основным требованием к любой разрабатываемой военной технике [81]. Стелс-технологии и принципы маскировки стали неотъемлемой частью при проектировании военной техники с целью уменьшения расстояния обнаружения объектов радиолокационными станциями (РЛС).

Принято выделять четыре основных способа снижения ЭПР [81]:

1. Придание объекту определённой геометрической формы (Shaping), когда поверхности и кромки объекта строятся таким образом, чтобы падающая электромагнитная (ЭМ) волна отражалась в направлении, отличном от направления приёма антенной радара.

2. Применение радиопоглощающих материалов (РПМ). Такие покрытия поглощают часть энергии падающей ЭМ волны и преобразуют её в тепло, снижая тем самым ЭПР объекта. РПМ наносят на «блестящие точки» объекта, вносящие наибольший вклад в отражение ЭМ волн.

3. Пассивное гашение. Метод применим к поверхностям простой формы и реализуется за счет интерференционного гашения (деструктивной интерференции, компенсации) рассеянного поля [81].

4. Активное гашение. В этом случае объект должен обладать интеллектуальной системой, способной переизлучать компенсирующий сигнал с заданными адаптивными параметрами, который при сложении с отражённым сигналом в дальней зоне обеспечивает минимум ЭПР объекта в определенном угловом секторе наблюдения.

Современные воздушные и наземные РЛС работают, как правило, в сантиметровом (3...30 ГГц) и миллиметровом (30...300 ГГц) диапазонах длин волн. Терагерцовые РЛС (0,3.3 ТГц) открывают новые возможности решения таких радиолокационных задач, как, например, построение систем радиовидения [27]. Для увеличения дальности работы терагерцовые РЛС целесообразно применять на больших высотах (где мала влажность воздуха), в космическом пространстве [6].

В указанных выше диапазонах частот компоновочные схемы традиционных стелс-покрытий, как правило, отличаются, заставляя заново решать проблему заметности объекта при переходе в другой диапазон. Следует также учитывать дополнительное излучение РПМ в ИК диапазоне; сложность, дороговизну и недостатки систем активного гашения; необходимость обеспечения не только моностатического, но и бистатического снижения ЭПР объектов независимо от поляризации и направления падающей ЭМ волны. Поскольку большинство РЛС функционирует в микроволновых диапазонах, обычно для них и решают основные задачи маскировки. При этом актуальны технологии создания покрытий, допускающие их «пролонгацию» в другие диапазоны частот.

Современные требования к снижению РЛЗ объектов делают актуальными исследования принципов построения, возможностей и ограничений новых, в том числе «непоглощающих» покрытий. Они могут быть основаны на

применении метаматериалов (ММ) [41]. Под ними принято понимать искусственные объёмные структуры, образованные путём размещения в диэлектрике проводящих элементов - метачастиц (МЧ). Метаматериалы вызывают пристальное внимание специалистов, благодаря своим уникальным свойствам и широте применения от СВЧ до оптического диапазона частот. Теоретическое описание и результаты практической реализации ММ представлены в работах В. Г. Веселаго [3], Дж. Б. Пендри [111-113] и Д. Р. Смита [138]. Разрабатываются и исследуются альтернативные покрытия для снижения ЭПР металлических поверхностей - метапокрытия (МП). Они состоят из ММ или более технологичных метаповерхностей (2-D аналогов ММ) в виде решёток резонаторов-метачастиц (МЧ) на экранированной диэлектрической подложке (экран играет роль корпуса маскируемого объекта). В качестве метачастиц предложены [111-113] решетки прямолинейных проводников и разомкнутых кольцевых резонаторов.

Изучением поглощающих метапокрытий (ММ-абсорберов) занимались А.Н. Лагарьков, В.Н. Кисель, В.Н. Семененко, К.Н. Розанов, П.А. Белов, К.Р. Симовский, С.А. Третьяков, Y. Radi, N. Engheta, F. Bilotti, N.I. Landy, P.V. Tuong и многие другие исследователи [5, 60, 85, 33, 115-117, 149, 171]. Благодаря многослойности удалось реализовать широкополосность поглощающих МП, имеющих при этом малую толщину. Установлено ограничение [117] на соотношение толщины классических абсорберов к ширине их рабочей полосы частот по заданному уровню снижения ЭПР.

С развитием ММ-абсорберов совершенствуются и классические РПМ. Как правило, это композиционные материалы с магнитными включениями [5, 147, 12], либо магнитные материалы на резиновой [1] основе, РПМ фирм TDK и ABS марок IR-K090 и ABS-NBSE-10. Рабочие полосы приведённых РПМ с характерными толщинами 2...4 мм относятся к сантиметровому диапазону. Недостатками данных материалов являются температурная зависимость коэффициентов отражения, а также нереализуемость магнитных РПМ в

оптическом диапазоне длин волн. Стоит отметить РПМ [13] толщиной 1,5 мм без магнитных наполнителей, работающий в сантиметровом диапазоне. Попытки снизить излучение ММ-абсорберов в ИК диапазоне, предпринятые в работах C. Zhang и S. Zhong привели к усложнению конструкции и увеличению её толщины [160, 172].

В последние десятилетия актуальными являются исследования непоглощающих кодированных (цифровых) метапокрытий на основе метаповерхностей. К ним относятся анизотропные МП [95, 103, 156], диффузные [143, 151], шахматно-подобные [75, 107], а также цифровые МП [79, 97, 176]. Изучением таких МП занимаются многочисленные группы зарубежных ученых (C.A. Balanis, A.Y. Modi,. M. Paquay, J.-C. Iriarte, W Jiang, Q. Zheng, P. Su, Y. Lu и многие другие ученые). Такие исследования проводятся в различных диапазонах длин волн с целью оценки возможностей и ограничений сверхширокополосного снижения ЭПР плоских и криволинейных маскируемых металлических поверхностей. Показано, что непоглощающие метапокрытия могут обеспечивать сверхширокие (относительная полоса частот более 50%) рабочие полосы частот (при сопоставимых толщинах). Физическими механизмами снижения ЭПР при этом являются интерференционное гашение (деструктивная интерференция), диффузное рассеяние волн соседними противофазными участками (модулями) МП и твист-эффект - поворот плоскости поляризации на 90° при отражении. Совместное применение этих механизмов малой заметности впервые описано Б.М. Петровым и А.И. Семенихиным в специальном выпуске «Проблемные вопросы уменьшения радиолокационной заметности объектов» в журнале «Зарубежная радиоэлектроника» [15].

Концепция кодированных цифровых ММ, метаповерхностей и метапокрытий предложена в работах [15, 64, 52]. Такие МП состоят из элементарных ячеек различных видов. Однобитные (бинарные) МП состоят из ячеек двух видов, условно обозначаемых битами "0" и "1". Как правило,

физически эти коды соответствуют различным дискретным состояниям фаз коэффициентов отражения волн от элементарных ячеек метапокрытий. Данная концепция расширяется до 2-битного (или мультибитного) кодирования [64, 52] и предоставляет большие (по сравнению с 1-битными) возможности управления рассеянным полем. Следовательно, разработка 2-битных непоглощающих цифровых МП является актуальной.

Анизотропные цифровые метапокрытия состоят из экранированной подложки с верхней кодированной метаповерхностью и, по-сути, представляют собой распределенные по покрытию метаполяризаторы. Конструктивно метаповерхность реализуется в виде 2Э-решётки анизотропных МЧ, расположенных на подложке. Метаповерхность разбивается (кодируется) на противофазные участки (модули), отличающиеся углами наклона осей анизотропии МЧ [24]. Это обеспечивает маскировку на согласных (ко-) и перекрестных (кросс-) поляризациях при облучении различными линейными наклонными и круговыми поляризациями за счет твист-эффекта, а также за счет интерференционного гашения и диффузного рассеяния [24, 29].

Анализ результатов исследований метаполяризаторов [58, 61, 95, 103, 144, 156, 161] показал, что они могут иметь сверхширокую рабочую полосу (при малой толщине 1,5...3,5 мм) по уровню поляризационных потерь 10 дБ. Следовательно, актуальной является разработка более эффективных (по широкополосности, уровню поляризационных потерь) тонких метаполяризаторов для цифровых МП (толщиной порядка 0,1 где - длина волны в подложке на нижней рабочей частоте).

Численным и экспериментальным исследованиям маскирующих кодированных анизотропных метапокрытий посвящено большое число публикаций (см., например, [67, 79, 97, 107, 143, 151, 169, 176, 177]). В основном в них рассматриваются метаполяризаторы и шахматно-подобные, одно- и мультибитные МП толщиной от 2 до 6,8 мм со снижением моностатической ЭПР по уровню 10 дБ в полосе от 58 до 100 % в

сантиметровом диапазоне. При этом, как правило, рассматривалось облучение МП в двух главных плоскостях. Поэтому актуальна разработка более эффективных (по снижению ЭПР, широкополосности, толщине) цифровых МП, обеспечивающих снижение моно- и бистатических ЭПР для различных плоскостей облучения.

Согласно численным и экспериментальным результатам, моно- и бистатические диаграммы рассеяния (ДР) 1-битных шахматно-подобных МП содержат интенсивные боковые дифракционные лепестки [59, 75, 79, 93, 142, 146, 177]. Они зависят от формы, размеров и кодирования модулей МП. Поэтому актуальна разработка цифровых МП и новых принципов кодирования (матриц кодирования) их модулей, обеспечивающих более низкий уровень боковых лепестков (УБЛ).

Учитывая вышеизложенное, в данной работе исследуются непоглощающие цифровые тонкие метапокрытия на основе анизотропных метаповерхностей с более эффективным снижением ЭПР и гашением дифракционных лепестков. Достоинствами МП являются малая толщина (порядка 0,1 ^н), отсутствие поглощения и, как следствие, дополнительного излучения в ИК диапазоне, возможная сверхширокая рабочая полоса по уровню снижения ЭПР не менее 10 дБ, возможная «пролонгация» разработанных компоновочных схем и топологий метачастиц МП в другие диапазоны частот, включая миллиметровый и терагерцовый.

Степень разработанности проблемы

Проблема создания маскирующих непоглощающих цифровых тонких анизотропных МП включает решение двух основных задач: разработку моделей более эффективных тонких метаполяризаторов и поиск более эффективных способов кодирования цифровых плоских и криволинейных метапокрытий.

Двухслойные поляризаторы с анизотропно-проводящими решетками внутри [9] обеспечивают сильный твист-эффект не хуже минус 20 дБ в полосе частот 70% (11,65 ГГц), однако имеют большую толщину 8 мм (здесь и ниже в

скобках указаны средние частоты). Однослойные метаполяризаторы [40, 42] с МЧ в виде сдвоенной стрелки и двух концентрических сплит-ринг резонаторов имеют малую толщину 3 мм, однако их рабочие полосы частот по уровню поляризационных потерь минус 10 дБ менее 50%. Известны также тонкие (толщиной 3 мм) метаполяризаторы, обладающие сверхширокой рабочей полосой: 82% (26,6 ГГц) [58], 69,8% (10,6 ГГц) [103], 83% (11,2 ГГц) [161]. Их МЧ имеют форму гантели с патчами, Ц-образную и полосковую, соответственно. Однако они не обеспечивают одновременно сильного (более 10 дБ) и сверхширокополосного (СШП) твист-эффекта. Разработка тонких метаполяризаторов для МП может быть основана на исследовании новых или модернизации известных топологий метачастиц, их ячеек и подложек.

В цифровых плоских МП модули кодируются в соответствии с матрицей кодирования [24, 79, 89, 96, 97, 141, 168, 176]. Для ее формирования часто применяют различные оптимизационные алгоритмы с целевой функцией, минимизирующей в заданной полосе частот лишь моностатическую ЭПР на ко-поляризациях [35, 37, 70]. В [96] для кодирования 1-битного МП применялся эргодический алгоритм, получена рабочая полоса 33% (6,6 ГГц). Рабочая полоса здесь и ниже указана по уровню снижения ЭПР 10 дБ при нормальном облучении. Использование генетического алгоритма для аналогичного МП [79] позволило достичь рабочей полосы 63% (9,05 ГГц). В [97, 141] с помощью алгоритма «роя частиц» реализованы цифровые МП с полосой рабочих частот 100% (15 ГГц) [97] и 143% (19,25 ГГц) [141]. Однако конструкция сверхширокополосного МП [141] неоднородна по толщине. Характерные толщины рассмотренных выше цифровых МП 3.6 мм. Необходима разработка более эффективных матриц кодирования, учитывающих требования к снижению и бистатических ЭПР на ко- и кросс-поляризациях.

Как уже отмечалось, бистатические ДР и диаграммы обратного рассеяния (ДОР) непоглощающих цифровых МП неизбежно содержат интенсивные боковые дифракционные лепестки [46, 48, 77, 109, 169]. Они могут

формироваться в главных и диагональных плоскостях МП, например, в секторе углов ДОР от ±15° [169] до ±30° [109]. Боковые лепестки могут превышать ЭПР эталона в соответствующих направлениях на 5 дБ [48] или могут быть сравнимыми с максимальной ЭПР эталона [109]. В диагональных плоскостях МП [48] УБЛ меньше максимальной ЭПР эталона примерно на 5 дБ. Дифракционные лепестки ДОР МП [46] появляются в диагональных плоскостях в области углов ±20°, в главных плоскостях - в секторе ±30°; их уровень ниже максимальной ЭПР эталона на 8.10 дБ. Проблема снижения УБЛ в диаграммах рассеяния цифровых МП требует новых подходов и алгоритмов формирования матриц кодирования.

Основной вклад в ЭПР многих объектов вносят плоские и криволинейные металлические поверхности, а также конструктивные элементы в виде уголковых отражателей. Снижение ЭПР цилиндрических объектов с помощью градиентных (неоднородных вдоль оси 7) МП исследовано в [152, 136]. Снижение ЭПР по уровню 10 дБ получено для рабочих полос 35% (12,75 ГГц) и 22% (9,9 ГГц) соответственно. Благодаря применению 1-битного [44] и мульти-битного [1 67] кодирования цилиндрических МП достигнуты рабочие полосы 51% (10,75 ГГц) и 44% (9,85 ГГц) соответственно по уровню снижения ЭПР 10 дБ. В [47, 105] численно и экспериментально исследованы шахматные 1-битные цилиндрически изогнутые МП. Рабочая полоса МП по уровню снижения ЭПР 5 дБ равна 22% (8 ГГц). Показано, что угол между соседними лепестками ДР цилиндрического МП обратно пропорционален радиусу его кривизны. Характерные толщины рассмотренных цилиндрических МП: 1,52 мм, 2,55 мм, 3 мм и 4 мм. Недостаточно исследовано влияние размеров модулей даже изотропных цилиндрических МП на формирование ДР и снижение ЭПР.

Анализ поставленной проблемы показал, что известные исследования цифровых покрытий не обладают достаточной полнотой: 1) уровень поляризационных потерь тонких СШП метаполяризаторов составляет всего

10 дБ, и является недостаточным, поскольку кодирование МП уменьшает эффективность твист-эффекта; 2) снижение ЭПР рассматривается, как правило, на ко-поляризациях при нормальном облучении МП; 3) бистатические ДР и ДОР однобитных МП содержат интенсивные боковые дифракционные лепестки; 4) цилиндрические (даже изотропные) МП недостаточно исследованы: не полностью изучено влияние размеров модулей цилиндрических МП на механизмы снижения ЭПР, влияние азимутального кодирования модулей на снижение и гашение бистатических ДР и ДОР; не выявлены закономерности формирования диаграмм рассеяния на ко- и кросс-поляризациях.

Целью диссертационного исследования является снижение эффективной площади рассеяния плоских и цилиндрических металлических поверхностей не менее чем на 10 дБ в полосе частот более октавы для плоских поверхностей с помощью непоглощающих цифровых анизотропных метапокрытий толщиной порядка 0,1 Ан.

Для достижения поставленной цели решаются следующие задачи:

1. Разработка электродинамических моделей сверхширокополосных тонких метаполяризаторов (толщиной порядка 0,1 А^ относительно длины волны А^ в подложке на нижней рабочей частоте), обеспечивающих более сильный твист-эффект по сравнению с известными; численная оценка широкополосности и уровня твист-эффекта для этих моделей.

2. Решение задачи рассеяния волн на импедансных моделях плоских 1- и 2-х битных цифровых анизотропных МП на основе кодированных метаполяризаторов; численная оценка моно- и бистатических ЭПР 1-битных МП на согласной (ко-ЭПР) и кроссовой (кросс-ЭПР) поляризациях.

3. Разработка блочного принципа формирования матриц кодирования плоских 2-х битных анизотропных МП с более эффективным снижением ЭПР; численная оценка уровней снижения ЭПР и УБЛ; разработка рекомендаций по выбору матриц кодирования основных блоков МП.

4. Синтез тензора импеданса цилиндрического азимутально кодированного МП по заданным нулевым моностатическим ко-ЭПР.

5. Разработка электродинамических моделей цилиндрических 1 -битных азимутально кодированных анизотропных МП; выявление закономерности гашения ЭПР и формирования диаграмм рассеяния различных моделей МП на ко- и кросс-поляризациях.

6. Экспериментальная оценка эффективности снижения моностатических ЭПР и гашения ДОР разработанных макетов основных блоков плоских 2-битных МП и конструктивных элементов - двугранных уголковых отражателей с одной гранью в виде метапокрытия.

Объект исследования: тонкие непоглощающие плоские и цилиндрические цифровые покрытия с кодированной анизотропной метаповерхностью для широкополосного снижения ЭПР.

Предмет исследования: модели и характеристики рассеяния плоских и цилиндрических цифровых покрытий с анизотропной метаповерхностью, макеты покрытий.

Научная новизна диссертационной работы

1. Предложены новые метачастицы в виде связанных эллиптических кольцевых резонаторов для метаполяризаторов и цифровых метапокрытий с улучшенным твист-эффектом.

2. Впервые поставлена и решена задача рассеяния волн на импедансной модели плоского 2-битного анизотропного МП с кодированием осей анизотропии и собственных реактансов.

3. Предложен новый блочный принцип формирования матриц кодирования плоских 2-битных анизотропных МП с более эффективным широкополосным снижением ЭПР.

4. Синтезирован тензор импеданса по заданным нулевым моностатическим ко-ЭПР; показано, что в классе взаимных метапокрытий азимутальное кодирование должно быть только 1-битным.

5. Впервые обнаружен эффект широкополосного снижения ко-ЭПР и гашения кросс-ЭПР 1-битных цилиндрических МП с азимутальным размером модулей, сравнимым с длиной волны А; получены аналитические соотношения для определения двухпозиционных углов глубокого гашения кросс-ЭПР.

6. Впервые обнаружен эффект фазирования в диаграммах рассеяния (на кои кросс-поляризациях) 1 -битных цилиндрических МП с малым относительно А азимутальным размером модулей (когда кросс-ЭПР МП в определённых направлениях превышает ко-ЭПР эталона); дано физическое толкование этого эффекта на основе анализа зон Френеля.

7. Впервые обнаружен эффект «маргаритки» (многолепестковости) в диаграммах рассеяния 1-битных цилиндрических МП (на кросс-поляризации) с малым относительно А азимутальным размером модулей; в явном виде получены соотношения для определения числа и ширины интенсивных лепестков в переднем полупространстве; дано физическое толкование этого эффекта за счет возбуждения знакопеременного (по углу) кросс-поляризованного поверхностного тока.

8. Оценены возможности снижения моно- и бистатической ЭПР цилиндрической металлической поверхности с помощью конформного 1 -битного анизотропного МП и линейной решётки нагруженных диполей с сильной связью.

9. При облучении макетов плоских 2-битных МП экспериментально и численно обнаружено (в диагональных плоскостях) расширение (помимо снижения) центрального лепестка ДОР на ко-поляризациях и раздвоение этого лепестка на кросс-поляризациях.

Практическая значимость диссертационной работы

1. Разработанные конструкции (численные модели) тонких метаполяризаторов (толщиной порядка 0,1 Ан относительно длины волны в подложке на нижней рабочей частоте) обеспечивают более глубокий твист-эффект (минус 17 дБ при нормальном падении) в полосе частот более октавы (9,95... 20,2 ГГц) и «пролонгацию» в другие диапазоны частот; показано, что с ростом угла падения до 20° наблюдается ухудшение твист-эффекта на 1.2 дБ и уменьшение рабочей полосы частот на 5,8. 7,9%.

2. На основе полученного аналитического выражения для поляризационной матрицы рассеяния разработан алгоритм расчёта ЭПР импедансных моделей плоских 2-битных МП, который позволил предложить блочный принцип формирования матриц кодирования МП с меньшим числом дифракционных лепестков полной ЭПР. Даны рекомендации по выбору матриц кодирования МП.

3. Предложенные 2-битные анизотропные метапокрытия в виде наборов основных блоков с одинаковыми размерами и разными матрицами кодирования обеспечивают более эффективное снижение полной ЭПР (локально плоских металлических поверхностей). Разработаны конструкции (численные модели) и проведены экспериментальные исследования основных блоков плоских 2-битных МП. Экспериментально и численно показана эффективность снижения моностатических ко-ЭПР основных блоков МП не менее чем на 12,5.14,5 дБ для различных плоскостей поляризации облучения в полосе от 10,2 до 21 ГГц; моностатическая кросс-ЭПР МП ниже ко-ЭПР эталона на 34.50 дБ в полосе 9.21 ГГц. Блоки гасят центральные лепестки ДОР в главных плоскостях на 15.25 дБ (на средней частоте 12 ГГц); обратная ЭПР ниже, чем у эталона в секторе углов до ±40°; в диагональных плоскостях наблюдается гашение на 13.15 дБ центрального лепестка ДОР на ко-

поляризациях и раздвоение этого лепестка на кросс-поляризациях в секторе углов ±9°. Экспериментально подтверждено снижение бистатической ко-ЭПР основных блоков МП в зеркальном направлении примерно на 12 дБ при их облучении в секторе углов падения 0.55° (на средней частоте 12 ГГц).

4. Разработаны конструкции (численные модели) 1-битных цилиндрических анизотропных МП, реализующих эффекты широкополосного снижения ко-ЭПР и гашения кросс-ЭПР; показано, что число углов глубокого гашения (до 17.27 дБ) кросс-ЭПР обратно пропорционально азимутальному размеру модулей. В явном виде определены двухпозиционные углы гашения кросс-ЭПР. Снижение моностатической ко-ЭПР составляет не менее 8 дБ в полосе частот от 18% до 29% для различных моделей ЦМП, когда «блестящая» точка на поверхности МП находится на границе противофазных модулей. Снижение ко-ЭПР в бистатических направлениях более 10 дБ наблюдается в полосе частот примерно 25%.

5. Показано, что эффект фазирования поля обратного рассеяния 1-битных цилиндрических МП (с малым относительно А азимутальным размером модулей) наиболее ярко проявляется на кросс-поляризации и может приводить к росту кросс-ЭПР (до 8 дБ относительно ко-ЭПР эталона) в полосе 9,4.19 ГГц в секторе углов ±70°.

6. Показано, что эффект «маргаритки» может формировать многолепестковые (до 20 лепестков) диаграммы рассеяния 1 -битных цилиндрических МП на кросс-поляризации с примерно одинаковым уровнем и шириной соседних лепестков в переднем полупространстве в секторе углов до ±70° и в полосе 10.18 ГГц (в этой полосе число лепестков и их ширина слабо зависят от частоты); такие МП могут быть использованы для создания многолепестковых противофазных полей в системах радиоэлектронной борьбы (РЭБ).

Результаты работы внедрены в образовательный процесс по программе магистратуры 11.04.01 «Средства радиоэлектронной борьбы» в учебную дисциплину «Интеллектуальные покрытия и антенные системы», использованы в гранте РНФ № 16-19-10537-П «Разработка низкопрофильных конформных антенн и отражателей на их основе с заданными характеристиками излучения и рассеяния», а также отмечены дипломом в номинации «Лучший инновационный проект» в АО «ЦНИРТИ имени академика А.И. Берга».

Методология и методы исследования

1. При построении импедансных моделей метаполяризаторов и плоских метапокрытий применялись: метод гомогенизации полей в канале Флоке, теория длинных линий, метод эквивалентных схем, импедансные граничные условия.

2. Аналитические выражения для поляризационных матриц рассеяния импедансных моделей плоских 1- и 2-х битных МП на основе анизотропных метаповерхностей, а также поляризационные матрицы рассеяния цилиндрических 1-битных МП получены с помощью метода физической оптики.

3. Алгоритмы расчёта частотных характеристик (ЧХ) ЭПР и диаграмм рассеяния плоских 2-х битных анизотропных МП разработаны в свободном программном обеспечении для математических вычислений Octave.

4. Двумерные задачи рассеяния плоских Е- и Н-волн на цилиндрических некодированных и азимутально кодированных МП с гладким контуром сечения и тензором импеданса из класса девиаторов решены с помощью метода интегральных уравнений.

5. Численное исследование полноволновых и импедансных моделей плоских и цилиндрических МП с анизотропной метаповерхностью выполнено методом конечных элементов в пакете трёхмерного электромагнитного моделирования HFSS.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Благовисный Павел Вадимович, 2022 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Алексеев А. Г, Штагер Е. А., Козырев С. В. Физические основы технологии STEALTH. - СПб.: ВВМ, 2007. - 284с.

2. Благовисный П. В., Семенихин А. И. Полноволновые и импедансные модели сверхширокополосных тонких твист-метаполяризаторов для радиомаскирующих покрытий. Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2020. №8.

3. Веселаго В. Г. Электродинамика веществ с одновременно отрицательными значениями s и ^ // Успехи Физических Наук.-1967.-Т. 92, вып. 3, С. 517-526.

4. Григорьев А. Д. Электродинамика и техника СВЧ: Учеб. Для вузов по спец. «Электронные приборы и устройства».-М.: Высш. шк.., 1990335 с.: ил.

5. Иванова В. И., Кибец С. Г., Краснолобов И. И., Лагарьков А. Н., Политико А. А., Семененко В. Н., Чистяев В. А. Разработка широкополосного радиопоглощающего покрытия с высокими эксплуатационными свойствами. Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2016. № 7.

6. Исаев В. М, Современные радиоэлектронные системы терагерцового диапазона // Доклады ТУСУРа: Современные радиоэлектронные системы, № 4 (34), 2014.

7. Карпентье М. Современная теория радиолокации. М., «Сов. радио», 1965, 216 с.

8. Климов А. В., Петров Б. М., Семенихин А. И. Рассеяние на цилиндре с анизотропным импедансом // Изв. вуз. Радиоэлектроника. 1985. Т.28. №2. C. 74-78.

9. Климов А. В., Семенихин А. И. Модели сверхширокополосных двухслойных отражательных поляризаторов // Журнал Телекоммуникации. 2016. No.5. С. 8-13.

10. Кобак В. О. Радиолокационные отражатели. М., «Сов. радио», 1975, 248 с.

11. Курушин Е. П., Нефедов Е. И. Электродинамика анизотропных волноведущих структур. - М.: Наука, 1983, 223 с.

12. Пат. 2720152 Российская Федерация, МПК C 09 D 5/32. Радиопоглощающий материал и способ его получения/ Вагнер Д. В.; патентообладатель: Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (ТГУ, НИ ТГУ). - № 2019119859; заявл. 26.06.2019; опубл. 24.04.2020, Бюл. № 12.

13. Пат. 2470425 Российская Федерация, МПК H 01 Q 17/00. Антирадарный материал/ Зубарев Г. И.; патентообладатель: Закрытое акционерное общество "Авиационные технологии. Инжиниринг и консалтинг". - № 2011144165/07; заявл. 01.11.2011; опубл. 20.12.2012, Бюл. № 35.

14. Петров Б. М. Электродинамика и распространение радиоволн: Учебник для вузов.-2-е изд., испр.-М.: Горячая линия-Телеком, 2007.558 с.; ил.

15. Петров Б. М., Семенихин А. И. Управляемые импедансные покрытия и структуры // Зарубежная радиоэлектроника. 1994. № 6. С .9-16.

16. Семенихин А. И. Импедансная модель "черных" состояний цилиндрического интеллектуального покрытия на основе твист-эффекта // Антенны. Москва. Вып. 4(50), 2001, с. 20-26.

17. Семенихин А. И. Инвариантные свойства анизотропных импедансных Z-покрытий и импедансных моделей чёрных тел // Антенны.-2003.-№6, С. 48-53.

18. Семенихин А. И. Инвариантное по отношению к углу падения цифровое D^-управление отражательными характеристиками анизотропных импедансных покрытий // Радиотехника и электроника. РАН, 2001, т. 46, №

11. С. 1308-1314.

19. Семенихин А. И. Преобразования волн, инвариантных к углу падения при отражении от анизотропных управляемых покрытий // Изв. Вузов. Радиоэлектроника. -2002. -Т.45, №6. С. 42-50.

20. 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.

21. Семенихин А. И., Климов А. В., Ильин И. В. Плоские мультинарные и бинарные импедансные твист-покрытия // Материалы Всерос. конф. «Излучение и рассеяние ЭМВ» (ИРЭМВ-2001). Таганрог. 2001, С. 98-102.

22. Семенихин А. И., Семенихина Д. В., Юханов Ю. В., Благовисный П. В. Блочный принцип построения и оценки снижения ЭПР непоглощающих широкополосных 2-битных анизотропных цифровых метапокрытий. Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2020. №12.

23. Семенихин А. И., Семенихина Д. В., Юханов Ю. В., Благовисный П. В., Ильин И. В. Экспериментальные и численные исследования диаграмм обратного рассеяния блоков маскирующих цифровых двухбитных метапокрытий // Изв. вузов России. Радиоэлектроника.-2021.-Т.24, №4, С. 57-67.

24. Семенихин А. И., Семенихина Д. В., Юханов Ю. В., Климов А, В. Снижение ЭПР с помощью непоглощающих бинарных покрытий с анизотропной импедансной метаповерхностью // Антенны.-2019.-№1, С. 6572.

25. Сеньор Т. Б. А. Обзор аналитических методов оценки поперечных сечений рассеяния // ТИИЭР.-1965.-Т.53, Ш.-С. 948-959.

26. Хёнл Х., Мауэ А., Вестпфаль К. Теория дифракции. // М.: Мир.-1964.-428 с.

27. Черевко А. Г. Анализ патентной активности в области перспективных локационных технологий терагерцового диапазона // Вестник СибГУТИ-2015, №2, С. 164-173.

28. Ярославский Л. П., Мерзляков Н. С. Методы цифровой голографии. - М.: Наука, 1977, 192 с.

29. Akbari M., Samadi F., Sebak A.-R. and Denidni T. A. Superbroadband Diffuse Wave Scattering Based on Coding Metasurfaces. Polarization conversion metasurfaces // IEEE Antennas & Propagation Magazine, vol. 61, no. 2, pp. 40-52, Apr. 2019.

30. Andreasen M. G. Scattering from Cylinders with Arbitrary Surface Impedance // Proceedings of the IEEE, vol. 53, no. 8, pp. 812-817, 1965.

31. Ameri E., Esmaeli S. H., and Sedighy S. H. Low cost and thin metasurface for ultra wide band and wide angle polarization insensitive radar cross section reduction // Applied Physics Letters, vol. 112, no. 20, p 201601, May 2018.

32. 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).

33. Bilotti F., Toscano A., Alici K. B., Ozbay E., and Vegni L. Design of Miniaturized Narrowband Absorbers Based on Resonant-Magnetic Inclusions // IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility, vol. 53, no 1, pp. 63-72, Feb. 2011.

34. Borgese M. and Costa А. A Simple Equivalent Circuit Approach for Anisotropic Frequency-Selective Surfaces and Metasurfaces // IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 68, no. 10, pp. 7088-7098, Oct. 2020.

35. Borgese M., Costa F., Genovesi S., and Monorchio A. Design of Broadband Reflecting Metasurfaces for Polarization Conversion // 2017 IEEE

International Symposium on Antennas and Propagation & USNC/URSI National Radio Science Meeting, Jul. 2017.

36. Borgese M., Costa F., Genovesi S., Monorchio A., and Manara G. Optimal Design of Miniaturized Refecting Metasurfaces for Ultra-Wideband and Angularly Stable Polarization Conversion // Scientific Reports, vol. 8, no. 1, May 2018.

37. Borgese M., Costa F., Genovesi S., and Monorchio A. Ultra-Wideband Linear Polarization Converters Based on Pixelated Reflecting Metasurfaces // 2017 11th European Conference on Antennas and Propagation (EUCAP), Mar. 2017.

38. Chang K., Ahn J., and Yoon Y. J. Artificial surface with asymmetric reflection properties // 2008 Asia-Pacific Microwave Conference, Dec. 2008.

39. Chang K., Ahn J., and Yoon Y. J. High-impedance Surface with Nonidentical Lattices // International Workshop on Antenna Technology: Small Antennas and Novel Metamaterials., Mar. 2008.

40. Chen H., et. al. Ultra-wideband polarization conversion metasurfaces based on multiple plasmon resonances // Journal of Applied Physics, vol. 115, no. 15, p. 154504, Apr. 2014.

41. Chen H.-T., Taylor A. J., and Yu N. A review of metasurfaces: physics and applications // Reports on Progress in Physics, vol. 79, no. 7, p. 076401, Jun. 2016.

42. Chen H.-Y., et. al. Broadband perfect polarization conversion metasurfaces // Chinese Physics B, vol. 24, no. 1, p. 014201, Jan. 2015.

43. Chen J., Cheng Q., Zhao J., Dong D. S., and Cui T.-J. Reduction of Radar Cross Section Based on a Metasurface // Progress In Electromagnetics Research, vol. 146, pp. 71 - 76, 2014.

44. Chen K., Cui L., Feng Y., Zhao J., Jiang T., and Zhu B. Coding metasurface for broadband microwave scattering reduction with optical transparency // Optics Express, vol. 25, no. 5, p. 5571, Mar. 2017.

45. Chen M., et. al. Wideband Tunable Cross Polarization Converter Based on a Graphene Metasurface With a Hollow-Carved 'H' Array // IEEE Photonics Journal, vol. 9, no. 5, pp 1-11, Oct. 2017.

46. Chen W., Balanis C. A., and Birtcher C. R. Checkerboard EBG Surfaces for Wideband Radar Cross Section Reduction // IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 63, no. 6, pp. 2636-2645, Jun. 2015.

47. Chen W., Balanis C. A., Birtcher C. R. and Modi A. Y. Cylindrically curved checkerboard surfaces for radar cross-section reduction // IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, vol. 17, no. 2, pp. 343-346, Feb. 2018.

48. Chen W., Balanis C. A., and Birtcher C. R. Dual Wide-Band Checkerboard Surfaces for Radar Cross Section Reduction // IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 64, no. 9, pp. 4133-4138, Sep. 2016.

49. Cheng Y, Yang H., Cheng Z., and Wu N.. Nearly Perfect metameterial absorber on a split-ring-cross resonator // Applied Physics A, vol. 102, no. 1, pp. 99 - 103, Sep. 2010.

50. Cheng Y. Z., et. al. Ultrabroadband reflective polarization convertor for terahertz waves // Applied Physical Letters, vol. 105, no. 18, p. 181111, Nov. 2014.

51. Costa F., Monorchio A., and Manara G. Efficient Analysis of Frequency-Selective Surfaces by a Simple Equivalent-Circuit Model // IEEE Antennas and Propagation Magazine, vol. 54, no 4, pp. 35-48, Aug. 2012.

52. Cui T. J., Qi M. Q., Wan X., Zhao J., and Cheng Q. Coding Metamaterials, Digital Metamaterials and Programming Metamaterials // Light: Science & Applications, vol. 3, no. 10, pp. e218-e218, Oct. 2014.

53. Cui T. J., Smith D., Liu R. Metamaterials: Theory, Design, and Applications // Springer, 2010.-376 pp.

54. Diaz-Rubio A., Asadchy V. S., Elsakka A., and Tretyakov S. A. From the generalized reflection law to the realization of perfect anomalous reflectors // Science Advances, vol. 3, no. 8, p. e1602714, Aug. 2017.

55. Ding F., Pors A., and Bozhevolnyi S. I. Gradient metasurfaces: a review of fundamentals and applications // Reports on Progress in Physics, vol. 81, no. 2, p. 026401, Dec. 2017.

56. Ding J., et. al. Efficient multiband and broadband cross polarization converters based on slotted L-shaped nanoantennas // Optics Express, vol. 7, no. 23, p. 29143, Nov. 2014.

57. Dong D. S et. al. Terahertz broadband low-reflection metasurface by controlling phase distributions // Advanced Optical Materials. - 2015. - Volume 3 № 10, P. 1405 - 1410.

58. Dong G.-X. Ultra-broadband and high-efficiency polarization conversion metasurface with multiple plasmon resonance modes // Chinese Physics B. - 2016. - Volume 25, №8, 6 p.

59. Edalati A. and Sarabandi K. Wideband, Wide Angle, Polarization Independent RCS Reduction Using Nonabsorptive Miniaturized-Element Frequency Selective Surfaces // IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 62, no. 2, pp. 747-754, Feb. 2014.

60. Engheta N. Thin Absorbing Screens Using Metamaterial Surfaces // IEEE Antennas and Propagation Society International Symposium (IEEE Cat. No.02CH37313).

61. Fang C., Cheng Y., He Z., Zhao J. and Gong R., Design of a wideband reflective linear polarization converter based on the ladder-shaped structure metasurface // Optik, vol. 137, pp. 148-155, May 2017.

62. Gao L.-H., et. al. Broadband diffusion of terahertz waves by multi-bit coding metasurfaces // Light: Science & Applications, vol. 4, no. 9, p. e324-e324, Sep. 2015.

63. Gao X., Han X., Cao W.-P., Li H. O., Ma H. F., and Cui T. J. UltraWideband and High-Efficiency Linear Polarization Converter Based on Double V-Shaped Metasurface // IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 63 no. 8, pp. 3522-3530, Aug. 2015.

64. Giovampaola C. D., Engheta N. Digital metamaterials // Nature Materials, vol. 13, no. 12, pp. 1115-1121, 2014.

65. Glybovski S. B., Tretyakov S. A., Belov P. A., Kivshar Y. S., and Simovski C. R. Metasurfaces: From Microwaves to Visible // Physics Reports, vol. 634, pp. 1-72, May 2016.

66. GNU Octave: Scientific Programming Language. Available online: https://www.gnu.org/software/octave/ (Дата обращения: 27.04.2020).

67. Haji-Ahmadi M.-J., Nayyeri V., Soleimani M., Ramahi O M. Pixelated Checkerboard Metasurface for Ultra-Wideband RCS Reduction // Scientific Reports, vol. 7, no.1, Sep. 2017.

68. Han T., Cao X., Gao J., and Zhao Y. Broadband and wide-angle RCS reduction based on an optimal-arranged metasurface // 2017 Sixth Asia-Pacific Conference on Antennas and Propagation (APCAP), Oct. 2017.

69. Hao J., et. al. Manipulating Electromagnetic Wave Polarizations by Anisotropic Metamaterials // Physical Review Letters, vol. 99, no. 6, Aug. 2007.

70. Haupt R. L., Werner D. H. Genetic algorithms in electromagnetics // John Wiley & Sons, Inc.-2007.-311 pp.

71. Holloway C. L., Dienstfrey A., Kuester E. F., O'Hara J. F., Azad A. K., and Taylor A. J. A discussion on the interpretation and characterization of metafilms/metasurfaces: The two-dimensional equivalent of metamaterials // Metamaterials, vol. 3, no 2, pp. 100-112, Oct. 2009.

72. Holloway C. L., Kuester E. F., Gordon J. A., O'Hara J., Booth J., and Smith D. R. An Overview of the Theory and Applications of Metasurfaces: The Two-Dimensional Equivalents of Metamaterials // IEEE Antennas and Propagation Magazine, vol. 54, no 2, pp. 10-35, Apr. 2012.

73. Holloway C. L., Kuester E. F., and Dienstfrey A. Characterizing Metasurfaces/Metafilms: The Connection Between Surface Susceptibilities and Effective Material Properties // IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, vol. 10, pp. 1507-1511, 2007.

74. Hwang R.-B. and Tsai Y.-L. Reflection characteristics of a composite planar AMC surface // AIP Advances, vol. 2, no 1, p. 012128, Mar. 2012.

75. Iriarte J.-C., Pereda A. T., de Falcon J. L. M., Ederra I., Gonzalo R., and de Maagt P. Broadband Radar Cross-Section Reduction Using AMC Technology. IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 61, no. 12, pp. 6136-6143, Dec. 2013.

76. Jia Y., Liu Y., Guo Y. J., Li K., and Gong S.-X. Broadband Polarization Rotation Reflective surfaces and their applications to RCS reduction // IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 64, no 1, pp. 179-188, Jan. 2016.

77. Jiang W., Xue Y., and Gong S.-X. Polarization Conversion Metasurface for Broadband Radar Cross Section Reduction // Progress In Electromagnetics Research Letters, vol. 62, pp. 9-15, 2016.

78. Josefsson L.G. A Broad-Band Twist Reflector // IEEE Transactions On Antennas And Propagation, vol. AP-19, No. 7, July 1971, pp. 552-554.

79. Khan T. A., Li J., Chen J., Raza M. U., and Zhang A. Design of a Low Scattering Metasurface for Stealth Applications // Materials, vol. 12, no 18, p. 3031, Sep. 2019.

80. Knott E. RCS reduction of dihedral corners // IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 25, no. 3, pp. 406-409, May 1977.

81. Knott E. F., Shaeffer J. F., Tuley M. T. Radar cross section. // SciTech Publishing, Inc.-2004.-637 pp.

82. Kong C., Li Z., and Wu Z. Ultra-wideband polarization conversion metasurface // 2016 11th International Symposium on Antennas, Propagation and EM Theory (ISAPE), Oct. 2016.

83. Kong C., Guo Q., Li Z., and Wu Z. Wideband RCS reduction based on polarization conversion metasurface // 2016 11th International Symposium on Antennas, Propagation and EM Theory (ISAPE), Oct. 2016.

84. Kuester E. F., Mohamed M. A., Piket-May M., and Holloway C. L. Averaged Transition Conditions for Electromagnetic Fields at a Metafilm // IEEE

Transactions on Antennas and Propagation, vol. 51, no 10, pp. 2641-2651, Oct. 2003.

85. Landy N. I., Sajuyigbe S., Mock J. J., Smith D. R., and Padilla W. J. Perfect Metamaterial Absorber // Physical Review Letters, vol. 100, no. 20, May 2008.

86. Lee J., Yoon Y. J., and Lim S. Ultra thin polarization independent absorber using hexagonal interdigital metamaterial // ETRI Journal, vol. 34, no 1, pp. 126-129, Feb. 2012.

87. Li A., Singh S., and Sievenpiper D. Metasurfaces and their applications // Nanophotonics, vol. 7, no. 6, pp. 989-1011, Jun. 2018.

88. Li M., et. al. Broadband and Highly Efficient sub-THz Reflective Polarization Converter based on Z-shaped Metasurface // Proceedings of the 6th International Conference on Mechatronics, Materials, Biotechnology and Environment (ICMMBE 2016), 2016.

89. Li S. J., et. al. Ultra-broadband Reflective Metamaterial with RCS Reduction based on Polarization Convertor, Information Entropy Theory and Genetic Optimization algorithm // Scientific Reports, vol. 6, no. 1, Nov. 2016.

90. Liang F., et. al. Dyadic Green's Functions for Dipole Excitation of Homogenized Metasurfaces // IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 64, no 1, pp. 167-178, Jan. 2016.

91. Liang L., et. al. Anomalous terahertz reflection and scattering by flexible and conformal coding metamaterials // Advanced Optical Materials, vol. 3, no 10, pp. 1374-1380, Jun. 2015.

92. Liang L., et. al. Broadband and wide-angle RCS reduction using a 2-bit coding ultrathin metasurface at terahertz frequencies // Scientific Reports, vol. 6, no. 1, Dec. 2016.

93. Libi Mol V. A. H. and Aanandan C. K. Wideband Radar Cross Section Reduction Using Artificial Magnetic Conductor Checkerboard Surface // Progress In Electromagnetics Research M, vol. 69, pp. 171-183, 2018.

94. Lin B.-Q., et. al. Multiple-band linear-polarization conversion and circular polarization in reflection mode using a symmetric anisotropic metasurface // Physical Review Applied, vol. 9, no. 2, Feb. 2018.

95. Lin B.-Q., Da X.-Y., Wu J.-L., Li W., Fang Y.-W., and Zhu Z.-H. Ultra-wideband and high-efficiency cross polarization converter based on anisotropic metasurface // Microwave and Optical Technology Letters, vol. 58, no. 10, pp. 2402-2405, Jul. 2016.

96. Liu X., Gao J., Xu L., Cao X., Zhao Y., and Li S. A Coding Diffuse Metasurface for RCS Reduction // IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, vol. 16, pp. 724-727, 2017.

97. Lu Y., et. al. Ultrawideband Monostatic and Bistatic RCS Reductions for Both Copolarization and Cross Polarization Based on Polarization Conversion and Destructive Interference // IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 67, no 7, pp. 4936-4941, Jul. 2019.

98. Luukkonen O., Costa F., Simovski C. R., Monorchio A., and Tretyakov S. A. A Thin Electromagnetic Absorber for Wide Incidence Angles and Both Polarizations // IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 57, no. 10, pp. 3119-3125, Oct. 2009.

99. Luukkonen O., et. al. Simple and Accurate Analytical Model of Planar Grids and High-Impedance Surfaces Comprising Metal Strips or Patches // IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 56, no. 6, pp. 1624-1632, Jun. 2008.

100. MacDonald H. M. The Effect produced by an Obstacle on a Train of Electric Waves // Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series A, Containing Papers of a Mathematical or Physical Character, vol. 212, no. 484-496, pp. 299-337, Jan. 1913.

101. Mao C., Yang Y., He X., Zheng J., and Zhou C. Broadband reflective multi-polarization converter based on single layer double-L-shaped metasurface // Applied Physics A, vol. 132, no 12, Nov. 2017.

102. Markovich D., Andryieuski A., Zalkovskij M., Malureanu R., and Lavrinenko A. V. Metamaterial polarization converter analysis: limits of performance // Applied Physics B, vol. 112, no. 2, pp. 143-152, Mar. 2013.

103. Mei Z. L., Ma X. M., Lu C., and Zhao Y. D. High-efficiency and wide-bandwidth linear polarization converter based on double U-shaped metasurface // AIP Advances, vol. 7, no0 12, p. 125323, Dec. 2017.

104. Modi A. Y., Balanis C. A., and Birtcher C. R. Frequency Independent Method for RCS Reduction of Dihedral Corners Using Metasurfaces // 2019 IEEE International Symposium on Antennas and Propagation and USNC-URSI Radio Science Meeting, Jul. 2019.

105. Modi A. Y., Balanis C. A., and Birtcher C., Investigation of Checkerboard Metasufaces on Flexible Curvilinear Structure for RCS Reduction //

2018 IEEE International Symposium on Antennas and Propagation & USNC/URSI National Radio Science Meeting, Jul. 2018.

106. Modi A. Y., Alyahya M. A., Balanis C. A., and Birtcher C. R. Metasurface-Based Method for Broadband RCS Reduction of Dihedral Corner Reflectors With Multiple Bounces," IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 68, no. 3, pp. 1436-1447, Mar. 2020.

107. Modi A. Y., Balanis C. A., Birtcher C. R., and Shaman H. N. Novel Design of Ultra-Broadband Radar Cross Section Reduction Surfaces using Artificial Magnetic Conductors // IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 65, no.10. pp. 5406-5417, Oct. 2017.

108. Modi A. Y., Balanis C. A., Birtcher C. R., and Shaman H. N. Robust Method for Synthesizing Low-RCS High-Gain Antennas Using Metasurfaces //

2019 IEEE International Symposium on Antennas and Propagation and USNC-URSI Radio Science Meeting, Jul. 2019.

109. Paquay M., Iriarte J.-C., Ederra In., Gonzalo R., and de Maagt P. Thin AMC structure for Radar Cross-Section Reduction // IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 55, no. 12, pp. 3630-3638, Dec. 2007.

110. Paulotto S., Baccarelli P., Burghignoli P., Lovat G., Hanson G. W., Yakovlev A. B. Homogenized Green's Functions for an Aperiodic Line Source Over Planar Densely Periodic Artificial Impedance Surfaces // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol. 58, no. 7, pp. 1807-1817, Jul. 2010.

111. Pendry J. B., Holden A. J., Stewart W. J., and Youngs I. Extremely Low Frequency Plasmons in Metallic Mesostructures // Physical Review Letters, vol. 76, no. 25, pp. 4773-4776, Jun. 1996.

112. Pendry J. B., Holden A. J., Robbins D. J., and Stewart W. J. Low frequency plasmons in thin-wire structures // Journal of Physics Condensed Matter, vol. 10, no.22, pp. 4785-4809. Jun. 1998.

113. Pendry J. B., Holden A. J., Robbins D. J., and Stewart W. J. Magnetism from Conductors and Enhanced Nonlinear Phenomena // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol. 47, no. 11, pp. 2075-2084, 1999.

114. Pu M., et. al. Anisotropic meta-mirror for achromatic electromagnetic polarization manipulation // Applied physics letters, vol. 102, no. 13, p. 131906, Apr. 2013.

115. Radi Y., Simovski C. R., and Tretyakov S. A. Thin Perfect Absorbers for Electromagnetic Waves Theory, Design, and Realizations // Physical Review Applied, vol. 3, no. 3, Mar. 2015.

116. Radi Y., Asadchy V. S., and Tretyakov S. A. Total absorption of electromagnetic waves in ultimately thin layers // IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 61, no. 9, pp. 4606-4614, Sep. 2013.

117. Rozanov K. N. Ultimate thickness to bandwidth ratio of radar absorbers // IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 48, no. 8, pp. 12301234, 2000.

118. Semenikhin A. I., Semenikhina D. V., Yukhanov Y. V., Blagovisnyy P. V., and Ilyin I. V. Backscattering Cancellation of Blocks of Anisotropic 2-Bit Meta-Coatings // 2021 IEEE 19th International Symposium on Antenna Technology and Applied Electromagnetics (ANTEM), Aug. 2021.

119. Semenikhin A. I., Semenikhina D. V., and Yukhanov Y. V. Binary Anisotropic Coatings on a Base of Impedance Metasurface for RCS Reduction // 2016 International Symposium ELMAR, Sep. 2016.

120. Semenikhina D. V., Semenikhin A. I., Yukhanov Y. V., and Klimov A. V. Binary Structures Similar to Checkerboard, with Anisotropic Impedance Metasurface for RCS Reduction // 2016 International Conference on Electromagnetics in Advanced Applications (ICEAA), Sep. 2016.

121. Semenikhin A. I., Semenikhina D. V., Yukhanov Y. V., and Blagovisnyy P. V. Block Principle of Constructing and Estimating of the RCS Reduction of Nonabsorbing Broadband 2 Bit Anisotropic Digital Meta-Coatings // 2020 7th All-Russian Microwave Conference (RMC), Nov. 2020.

122. Semenikhin A. I., Semenikhina D. V., Yukhanov Y. V., and 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), Aug. 2018.

123. Semenikhin A. I., Semenikhina D. V., Blagovisnyy P. V., and Ilyin I. V., Broadband Reduction of Monostatic and Bistatic RCS Using Blocks of 2-bit Anisotropic Meta-Coatings // 2021 Radiation and Scattering of Electromagnetic Waves (RSEMW), Jun. 2021.

124. Semenikhin A. I., Semenikhina D. V., and Blagovisnyy P. V. Digital 2bit Anisotropic Impedance Metasurfaces for UWB RCS Reduction // 2017 Progress In Electromagnetics Research Symposium-Spring (PIERS), May 2017.

125. Semenikhin A. I., Semenikhina D. V., Yukhanov Y. V., and Blagovisnyy P. V. Digital 2-bit Metasurfaces with Coding Orientation of Anisotropy for RCS Reduction // 2017 International Conference on Electromagnetics in Advanced Applications (ICEAA), Sep. 2017.

126. Semenikhin A. I., Semenikhina D. V., Yukhanov Y. V., and Blagovisnyy P. V. "Effect of Marguerite" in Scattering Patterns of Cylindrical

Digital 1-Bit Anisotropic Metasurfaces // 2019 Antennas Design and Measurement International Conference (ADMInC), Oct. 2019.

127. Semenikhina D. V., Klimov A. V., Semenikhin A. I., and Yukhanov Y. V. Metamaterial-Inspired Model of Broadband Twist-Polarizer // 2015 57th International Symposium ELMAR (ELMAR), Sep. 2015.

128. Semenikhin A. I., Semenikhina D. V., and Blagovisnyy P. V. RCS Reduction Using Digital 2-bit Anisotropic Impedance Metasurfaces // 2017 Radiation and Scattering of Electromagnetic Waves (RSEMW), Jun. 2017.

129. Semenikhin A. I., Semenikhina D. V., Klimov A. V., and Yukhanov Y. V. RCS Reduction Using Nonabsorptive Binary Structures with Anisotropic Impedance Metasurface // 2016 17th International Symposium on Antenna Technology and Applied Electromagnetics (ANTEM), Jul. 2016.

130. Semenikhin A. I., Semenikhina D. V., Yukhanov Y. V., and Blagovisnyy P. V. Reduction and Cancellation of the RCS of Cylindrical Surfaces Using Conformal Digital 1-bit Meta-covers // 2019 International Symposium ELMAR, Sep. 2019.

131. Semenikhin A. I., Semenikhina D. V., Yukhanov Y. V., and Blagovisnyy P. V. Reduction of the RCS of Metal Cylinder Using Conformal Anisotropic Metasurface and Linear Tightly Coupled Dipole Array // 2019 PhotonIcs & Electromagnetics Research Symposium-Spring (PIERS-Spring), Jun. 2019.

132. Semenikhina D. V., Semenikhin A. I., and Yukhanov Y. V. Synthesis of the Anisotropic Impedance Cylinder on the Given Polarization of the Scattered Field // 2014 22nd Telecommunications Forum Telfor (TELFOR), Nov. 2014.

133. Semenikhin A. I., Semenikhina D. V., Yukhanov Y. V., and Blagovisnyy P. V. Synthesis of Impedance Cylindrical Metasurface for the Given Polarization Ellipse of Conformal Phased Antenna Array // 2019 International Conference on Electromagnetics in Advanced Applications (ICEAA), Sep. 2019.

134. Semenikhin A. I., Semenikhina D. V., Yukhanov Y. V., and Blagovisnyy P. V. Synthesis of 1-bit Digital Anisotropic Impedance Cylindrical Metasurface for Monostatic RCS Reduction // 2018 International Conference on Electromagnetics in Advanced Applications (ICEAA), Sep. 2018.

135. Semenikhin A. I., Semenikhina D. V., and Blagovisnyy P. V. The Scattered Field Phasing Effect of Cylindrical Digital 1 Bit Anisotropic Metacovers // 2019 Radiation and Scattering of Electromagnetic Waves (RSEMW), Jun. 2019.

136. Shahi A. and Abdolali A. Cylinder scattering pattern manipulation for dual-polarized radar cross-section reduction using inhomogeneous metasurface // 2017 Iranian Conference on Electrical Engineering (ICEE), May 2017.

137. Sharma A., Gangwar D., Kanaujia B. Kumar, and Dwari S. RCS reduction and gain enhancement of SRR inspired circularly polarized slot antenna using metasurface // AEU-International Journal of Electronics and Communications, vol. 91, pp. 132-142, Jul. 2018.

138. Shelby R. A., Smith D. R., Schultz S. Experimental Verification of a Negative Index of Refraction // Sience, vol. 292, no. 5514, pp. 77-79, Apr. 2001.

139. Shi H., Li J., Zhang A., Wang J., and Xu Z. Broadband cross polarization converter using plasmon hybridization in a ring/disk cavity // Optics Express, vol. 22, no. 17, p. 20973, Aug. 2014.

140. Sievenpiper D., Lijun Z., Broas R. F. J., Alexopolous N. G., and Yablonovitch E. High-impedance electromagnetic surfaces with a forbidden frequency band // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol. 47, no. 11, pp. 2059-2074, 1999.

141. Su J., Lu Y., Liu J., Yang Y., Li Z., and Song J. A Novel Checkerboard Metasurface Based on Optimized Multielement Phase Cancellation for Superwideband RCS Reduction // IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 66, no. 12, pp. 7091-7099, Dec. 2018.

142. Su J., Lu Y., Li Z., Zhang R. and Yang Y. (Lamar) A Wideband and Polarization-Independent Metasurface Based on Phase Optimization for Monostatic and Bistatic Radar Cross Section Reduction // International Journal of Antennas and Propagation, vol. 2016, pp. 1-9, 2016.

143. Su P., Zhao Y., Jia S., Shi W., and Wang H. An ultra-wideband and polarization independent metasurface for RCS reduction // Scientific Reports, vol. 6, no. 1, Feb. 2016.

144. Sun H., Gu C., Chen X., Li Z., Liu L., and Martin F. Ultra-wideband and broad-angle linear polarization conversion metasurface // // Journal of Applied Physics, vol. 121, no. 17, p. 174902, May 2017.

145. Sun S., He Q., Xiao S., Xu Q., Li X., and Zhou L. Gradient-index metasurfaces as a bridge linking propagating waves and surface waves // Nature Materials, vol. 11 no. 5, pp. 426-431, Apr. 2012.

146. Taher Al-Nuaimi M. K. and Hong W. Monostatic RCS reduction at mmWaves // 2015 Asia-Pacific Microwave Conference (APMC), Dec. 2015.

147. Teber A., Cil K., Yilmaz T., Eraslan B., Uysal D., Surucu G., Baykal A., and Bansal R., "Manganese and Zinc Spinel Ferrites Blended with Multi-Walled Carbon Nanotubes as Microwave Absorbing Materials," Aerospace, vol. 4, no. 1, p. 2, Jan. 2017.

148. Tretyakov S. A. Metasurfaces for general transformations of electromagnetic fields // Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences, vol. 373, no. 2049, p. 20140362, Aug. 2015.

149. Tretyakov S. A. and Maslovski S. I. Thin absorbing structure for all incidence angles based on the use of a high-impedance surface // Microwave and Optical Technology Letters, vol. 38, no. 3, pp. 175-178, Jun. 2003.

150. Wang H., Ren W., Xue Z., and Li W. The study of phase gradient metasurface and its 2-dimentional extension // 2017 Sixth Asia-Pacific Conference on Antennas and Propagation (APCAP), Oct. 2017.

151. Wang K., Zhao J., Cheng Q., Dong D. S., and Cui T. J. Broadband and broad-angle low-scattering metasurface based on hybrid optimization algorithm // Scientific Reports, vol. 4, no. 1, Aug. 2014.

152. Wang M., Zhang H., Lu G., Su J., and Li Z. The diffusion conformal metasurface for wide-band RCS reduction of cylindrical target // 2017 Sixth Asia-Pacific Conference on Antennas and Propagation (APCAP), Oct. 2017.

153. Wei Z., Huang J., Li J., Xu G., and Ju Z. Dual-broadband and near-perfect polarization converter based on anisotropic metasurface // Optical and Quantum Electronics, vol. 49, no. 9, Aug. 2017.

154. Xia R., Jing X., Gui X., Tian Y., and Hong Z. Broadband terahertz half-wave plate based on anisotropic polarization conversion metamaterials // Optical Materials Express, vol. 7, № 3, p. 977, Feb. 2017.

155. Xiao Z., Zou H., Zheng X., Ling X., and Wang L. A tunable reflective polarization converter based on hybrid metamaterial // Optical and Quantum Electronics, vol. 49, no. 12, Nov. 2017.

156. Xu J., Li R., Wang S., and Han T. Ultra-broadband linear polarization converter based on anisotropic metasurface // Optics Express, vol. 26, no. 20, p. 26235, Sep. 2018

157. Yang D., Lin H., and Huang X. Dual Broadband Metamaterial Polarization Converter in Microwave Regime // Progress In Electromagnetics Research Letters, vol. 61, pp. 71-76, 2016.

158. Yang J., Cheng Y., Ge C., and Gong R. Broadband Polarization Conversion Metasurface Based on Metal Cut-Wire Structure for Radar Cross Section Reduction // Materials, vol. 11, no. 4, p. 626, Apr. 2018.

159. Yu N., et. al. Light Propagation with Phase Discontinuities Generalized Laws of Reflection and Refraction // Sience, vol. 334, no. 6054, pp. 333-337, Sep. 2011.

160. Zhang C., et. al. An ultralight and thin metasurface for radar infrared bi-stealth applications // Journal of Physics D: Applied Physics, vol. 50, no. 44, p. 444002, Oct. 2017.

161. Zhang L., Zhou P., Chen H., Lu H., Xie J., and Deng L. Adjustable wideband reflective converter based on cut-wire metasurface // Journal of Optics, vol. 17, no.10, p. 105105, Sep. 2015.

162. Zhang L., Zhou P., Chen H., Lu H., Xie J., and Deng L. Broadband and wide-angle reflective polarization converter based on metasurface at microwave frequencies // Applied Physics B, vol. 120, no. 4, pp. 617-622, Jul. 2015.

163. Zhang L., Luo J., Zhou P., Chen H., Xie J., and Deng L. Dual-band Polarization Converter Based on Reflective Metamaterial at Microwave Frequencies // 2016 Progress in Electromagnetic Research Symposium (PIERS), Aug. 2016.

164. Zhang L., Zhou P., Lu H., Chen H., Xie J., and Deng L. Ultra-thin reflective metamaterial polarization rotator based on multiple plasmon resonances // IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, vol., 14, pp. 1157-1160, 2015.

165. Zhang T., Huang L., Li X., Liu J., and Wang Y. High-efficiency broadband polarization converter based on omega-shaped metasurface // Journal of Physics D: Applied Physics, vol. 50, no. 45, p. 454001, Oct. 2017.

166. Zhang Z., Cao X., Gao J., and Li S. Broadband Metamaterial Reflectors for Polarization manipulation based on cross/ring resonators // Radioengineering, vol. 25, no. 3, pp. 436- 441, Sep. 2016.

167. Zhao J., et. al. Achieving flexible low-scattering metasurface based on randomly distribution of metaelements // Optics Express, vol. 24, no. 24, p. 27849, Nov. 2016.

168. Zhao Y., Cao X., Gao J., Liu X., and Li S. Jigsaw puzzle metasurface for multiple functions Polarization conversion, anomalous reflection and diffusion // Optics Express, vol. 24, no. 10, p. 11208, May 2016.

169. Zheng Q., Guo C., Li H., and Ding J. Broadband radar cross-section reduction using polarization conversion metasurface // International Journal of Microwave and Wireless Technologies, vol. 10, no. 2, pp. 197-206, Jan. 2018.

170. Zheng Y., et. al. Ultra-wideband polarization conversion metasurface and its application cases for antenna radiation enhancement and scattering suppression // Scientific Reports, vol. 7, no. 1, Nov. 2017.

171. Zhirihin D., Simovski C., Belov P., and Glybovski S. Mushroom High-Impedance Metasurfaces for Perfect Absorption at Two Angles of Incidence // IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, vol. 16, pp. 2626-2629, 2017.

172. Zhong S., Jiang W., Xu P., Liu T., Huang J., and Ma Y. A radar-infrared bi-stealth structure based on metasurfaces // Applied Physics Letters, vol. 110, no. 6, p. 063502, Feb. 2017.

173. Zhou Y., Cao X., Gao J., and Li S. A C/X Dual-band Wide-angle Reflective Polarization Rotation Metasurface // Radioengineering, vol. 26, no. 3, pp. 699-704, Sep. 2017.

174. Zhu J., Li S., Deng L., Zhang C., Yang Y., and Zhu H. Broadband tunable terahertz polarization converter based on a sinusoidally-slotted graphene metamaterial // Optical Materials Express, vol. 8, no. 5, p. 1164, Apr. 2018.

175. Zhu Z. , Liu H., Jiang Z., Lv T., Guan C., and Shi J. Manipulating broadband polarization conversion in metamaterials // Journal of Applied Physics, vol. 122, no. 21, p. 215101, Dec. 2017.

176. Zhuang Y., et. al. Random Combinatorial Gradient Metasurface for Broadband, Wide-Angle and Polarization-Independent Diffusion Scattering // Scientific Reports, vol. 7, no. 1, Nov. 2017.

177. Zhuang Y., Wang G.-M., and Xu H.-X. Ultra-wideband RCS reduction using novel configured chessboard metasurface // Chinese Physics B, vol. 26, no. 5, p. 054101, May 2017.

ПРИЛОЖЕНИЕ А. Список сокращений и условных обозначений

БМП - блочное анизотропное метапокрытие;

БЭК - безэховая камера;

ВИП - высокоимпедансная поверхность;

ВП - вертикальная поляризация;

ГП - горизонтальная поляризация;

ДСК - Декартова система координат;

ДОР - диаграмма обратного рассеяния;

ДР - диаграмма рассеяния;

ИГУ - импедансные граничные условия;

ИУ - интегральные уравнения;

ИК - инфракрасный;

Ко-ЭПР - эффективная площадь рассеяния на согласованной поляризации; Ко-поляризация - согласованная поляризация;

Кросс-ЭПР - эффективная площадь рассеяния на перекрёстной поляризации;

Кросс-поляризация - перекрёстная поляризация;

ММ - метаматериал;

МП - метапокрытие;

МП-С - метапокрытие типа С;

МП-Э - метапокрытие типа Э;

МЧ - метачастица;

ПБ - поляризационный базис;

ПМР - поляризационная матрица рассеяния;

ПЭД и АИ - Прикладная электродинамика и антенные измерения;

РЛЗ - радиолокационная заметность;

РЛС - радиолокационная станция;

РПМ - радиопоглощающий материал;

РССД - решётка сильно связанных диполей;

РЧ - радиочастотный;

РЭБ - радиоэлектронная борьба;

СВЧ - сверхвысокие частоты;

СРР - сплит-ринг резонатор;

ССК - сферическая система координат;

СШП - сверхширокополосный;

УБЛ - уровень боковых лепестков;

ФО - физическая оптика;

ЦМП - цилиндрическое анизотропное метапокрытие;

ЦМП-РССД - цилиндрическое анизотропное метапокрытие с решёткой сильно связанных диполей;

ЦСК - цилиндрическая система координат;

ЧХ - частотная характеристика;

ШМП - шахматное анизотропное метапокрытие;

ЭМ - электромагнитная;

ЭПР - эффективная площадь рассеяния;

ЭС - эквивалентная схема;

C, D, E, F - обозначения моделей и макетов метапокрытий;

E-волна - вектор напряжённости электрического поля имеет компоненту вдоль

оси Z (ось цилиндра);

H-волна - вектор напряжённости магнитного поля имеет компоненту вдоль оси Z (ось цилиндра);

PEC - идеальный электрический проводник; PMC - идеальный магнитный проводник; TE-поляризация - волна перпендикулярной поляризации; TM-поляризация - волна параллельной поляризации.

ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Коэффициенты отражения импедансных nm-модулей

Найдем компоненты векторных потенциалов, вычисляя интеграл (3.5):

A Э

— í I x •

x • e -ikRdxdy =

-ikr

4otW

E;n

-ikr

A ЭУ =~-

y 4otW

• (- cos90A(snm) + cos90A ínm) + cos00 sin ф0Л 2^) Ein • (- sinФоЛ(пт) + sin90A((lím) - cos0o sinФоА2^),

-ikr . .

Aм = e-Ein • (cos0o sinФoЛSnm) + cos0o sinф0Л (nm) - co^0A2^)

4^r

-ikr

А м _ £_

Ay _ 4яГ

E in • (- cos0o co(ф0ЛSnm) - cos0o co(ф0Л^ - sin ф0Л2njm)),

где введены обозначения интегралов:

Asnm) _ íexp[ik(xs + yc)]dxdy,

Qnm

A(nm) _ í s;2nm) exp[ik (xs + yc)]dxdy,

Qnm

A(;m) _ íS2(nm) exp[ik(xs + yc)]dxdy,

Qnm

s _ sin0 • s^ - sin0o • CO(ф0, c _ sin0 • COSф - sin0o • sinФ0 . Перейдём в сферическую систему координат (ССК), рисунок 3.1:

Л0,м _ Лx^ cos0sinф + Лу,м cos0cosф,

Лф'м _ Л^ ^ф - ЛУ'м sin ф, ЛЭ,м _ ЛЭ,м sin ф sin 0 + Лэ'м co^sm 0 . Воспользуемся уравнением связи:

E _ -ira|u 0Лэ + —— graddivAэ - rotAм _ -rotAм + —— rotrotA

(Б1)

(Б.2) (Б.3) (Б4)

(Б5) (Б.6) (Б.7)

iras г

iras г

Для поля в дальней зоне уравнение связи записывается в виде [10]:

э

E

= -[-iki^Aм]+ —[-ikí,[-ik^Aэ]--1гоцo(ТAф + iАЭ)-ik(%AJ -ТфAM).

iros

Откуда получаем два уравнения связи в ССК для дальней зоны:

E ф=-1юц oA ф + ikA M:

Еф=-ю^ oA э0- ikA M.

(Б.8) (Б.9)

Подставим в (Б.8, Б.9) выражения (Б.1-Б4) с учётом (Б.5-Б.7), тогда:

E - ik?_Ein .

Eф- 4лг El

(nm)

A

+ A11

cosjcosj0 - sin фsin ф0 + ообЭеовЭ0в1п фsin ф0 -- cosЭcosЭ0 cosфcosф0 (nm) - cosфcos^ + sin фsin ф0 + cosЭ cos^ sin фsin ф0 - cosЭ cos^ cosф cosф0

+

+

Д (nm) + A21

cos^ sin ф0 cosф - sin фcos^ cos^ - cosЭsin фcosф0 sin ф0 cosЭ cosф

—ikr

Разделив выражение для Еф на i-Ein, получим коэффициент

4^kr

отражения искомой ПМР:

A (nm) cos(<p0 +ф)(1 + cosЭ cosЭ0) + A^ sin (ф0 +ф)(cosЭ0 + ^Э)-Asnm) cos(ф0 + ф)(1 - cosЭ cosЭ0) Аналогично получаем:

S(nm)- k2

21

S(nm) - k2 11

A(nm) sin(ф + ф0 )(cosЭ + cosЭ0) - A(^ cos(ф0 + ф)(1 + cosЭ cosЭ0) -- A(snm) sin (ф0 + фХ^Э - cosЭ0)

Рассматривая второй случай падения волны, когда Ёт = ^Ё^, получаем

коэффициенты отражения 8(Пт), 8(1Пт).

Окончательно записываем ПМР пш-модуля в матричной форме:

Бпт = к2 (г х 1пт - А(пт)й), (Б.10)

где

0

s

■ <

<

;

(nm) j(nm)

1 1 1 1 2

(nm) j(nm)

2 1 i22

(nm) _ j*Qr(nm)

i(nm ij

j Sij(nm) exp[ik (xs + yc)]dxdy.

Qn

T =

(cos0 + cos60 )sin (9 + <0) - (1 + cos0 cos0o )cos(< + <0 ) (1 + cos0 cos0o )cos(<p + <0 ) (cos0 + cos0o )sin (9 + <0 )

U =

(cos00 - cos0)sin(< + <0) (cos0cos00 - 1 )cos(< + <0) (cos0cos00 -1 )cos(< + <0) - (cos00 - cos0)sin(< + <0)

(E.11)

nm

ПРИЛОЖЕНИЕ В1. Акт о внедрении результатов диссертационной работы в

учебный процесс

УТВЕРЖДАЮ ректор ИРТСУ Болдырев A.C. _2021 г.

АКТ

о внедрении результатов диссертацио ниой работы на соискание ученой степени кандидата технических наук БЛА1 ОВИСНО! О ПАВЛА ВАДИМОВИЧА на тему: «Непоглощающие цифровые анизотропные метапокрытня для широкополосного снижения эффективной площади рассеяния»

Комиссия в составе председателя: чли. каф. АнРПУ, д.т.н., профессора Юханова Ю.В, члены комиссии:

Обуховсц IVA. ____

Семенихина Д.В.___

Кошки дъко В.Г. _______

составили настоящий акт о том, что результаты диссертационной работы:

- рез}льтаты численного анализа характеристик тонких метаполярнзатороз;

- реэ) льтаты численного анализа характеристик рассеяния моделей цифровых 2-битных анизотропных плоских метапокрытий;

- результат ы численного анализа характеристик рассеяния моделей цифровых.

I -битных анизотропных цилиндрических метапокрьгшй;

- физическое толкование эффекта фазирования и эффекта «маргаритки» в диаграммах рассеяния цилиндрических метапокрытий;

- результаты экспериментального исследования характеристик рассеяния изготовленных макетов 2-битных анизотропных плоских метапокрытий

внедрены в учебный процесс по Яновной профессиональной образовательной программе по направлению подготовки 11.04.01 «Средства радиоэлектронной борьиы» н учебные дисциплины «Интеллектуальные покрытия и антенные системы» и «Методы и устройства и радиоэлектронной борьбы».

ПРЕДСЕДАТЕЛЬ К( >М11ССИИ:

Зав. кдф. АиРПУ

ЧЛЕ11Ы КОМИССИИ:

Профессор кафедры АиРПУ ИР'1С У. Руководитель 0П011 11.04,01

Профессор кафедры АнРПУ ИРТСУ

Семенихина Д.ВТ

ПРИЛОЖЕНИЕ В2. Акт о внедрении результатов диссертационной работы в

«Непоглощающие цифровые анизотропные метапокрытия для широкополосного

Комиссия в составе председателя:

руководителя гранты Г'НФ № 16-19-10537-ГI, зав. каф. АиРПУ, д.т.н., профессора Юханова Ю,В,

члены КОМИССИИ:

Мерглодов Я,Ц ______________

Прицшона I 10-

Сс м oí ¡ их ин а Д.Б.___

составила настоящий акт а том, чти полученные в диссертационной работе Благовисного 11.13. результата:

• электродинамические модели и характеристики рассеяния плоских цифровых анизотропных метапокрытий, в том число:

- конструкции (численные модели) fian ее эффективных тонких метш юляришторов,

- алгоритм расчёта характеристик рассеяния импеданс ной модели плоского 2-б и тного метапо крытия,

- бЛОЧНЫЙ принцип построения 2-битных ПЛОСКИХ аНИЗОфОПНЫХ метапокрьггий,

- конструкции (численные модели) и характеристики рассеяния ОСНОВНЫХ йло^ог; 2-битных плоских метапокрытий с более эффективными матрицами кодирования:

• электродинамические модели и характеристики рассеяния 1-битньк анизотропных цифровых цилиндрических метапокрытий, в том числе:

- конструкции (численные модели) и характеристики рассеяния I-битных цилиндрических метапокрытий с разным азимутальным размером модулей

грант РНФ

АКТ

о внедрении результатов диссертационной работы па соискание ученой степени кандидата технических наук ЬЛ Al ОВИС1ЮГО ПАВЛА ВАДИМОВИЧА на тему:

снижения эффективной площади рассеяния»