具有频率选择特性的电磁超材料结构吸收体设计研究
1、选题说明
随着科技的高速发展，雷达在军用和民用系统中越来越扮演着一个至关重要的角色。雷达天线罩是雷达前端的保护装置，用以保护天线，防止其受到雨雪、大风、灰尘等外界环境的干扰。雷达天线罩作为雷达系统的重要部件，其性能好坏直接影响到雷达系统的性能。 现代机载的高性能雷达天线灵敏度很高，对外界杂波性能非常敏感，雷达天线罩具有一定的频率选择特性，可以降低周围环境对雷达的干扰。在通常情况下，透射带内的 RCS 主要由雷达天线自身决定，而透射带外的 RCS 主要由雷达罩决定。
2、选题的立论依据（课题来源、理论意义和实际应用价值）
在一般情况下，雷达天线罩是由带通型频率选择表面（FSS）构成，FSS可强烈反射通带外的入射电磁波，显著降低天线的单站RCS，但随着科技的进一步发展，双基站探测雷达逐渐在战场中得到应用，被FSS 反射的电磁波会被双基站雷达再次捕捉，不利于雷达天线的RCS缩减。为了改善带通型 FSS 的这一缺陷，减少带外反射， 研究学者引入了吸波器的概念，组合两者形成了一类对某些频段吸收而对其它频段透明的吸波器，称其为有窗口的吸波器，英文为Rasorber，是由 Radome 和Absorber 两个英文单词组合而成。也有学者称其为有频率选择特性的吸收体（Frequency-Selective Rasorber, FSR）。
3、文献综述（国内外研究现状）
十九世纪末期，人们开始探究电磁超材料。在 20 世纪初，卡尔·费迪南·林德曼用金属螺旋线作为手征媒质探索它和电磁波互相作用。在 20 世纪 50 年代和 60年代，许多研究人员开始探索将新型的人造材料应用在微波天线上，设计得到一种微型化的结构[6]。1967 年维克托·韦谢拉戈对一种新型的人造电磁材料进行了理论上的叙述，其性质与常见的普通材料的性质完全相反。例如，电磁波有了与常规材料的折射率相反的负折射率，相速矢量都与坡印廷矢量会形成反向的平行等。1997 年，约翰·彭德利第一次提到一种有效的设计方案，他的设计思路是通过周期性排列使金属线沿着电磁波的传播方向排列，从而使得介电常数成为负值（εlt;0）。在自然界中，除了铁电材料外，再没有磁导率为负值的物质了，所以需要使得磁导率 mu;lt;0 是非常艰巨的任务。1999 年彭德利用对开口的谐振环的结构[7]（SRR）能够实现磁导率为小于零实现了理论的论证，并在他们的论文中提到了用金属线和 SRR 的组合在一起，从而能够使得磁导率小于 0。在 2000 年，戴维史密斯等人做出了实物，使得彭德利理论论证在实验上获得了验证[8]。2003 年，史密斯团队利用这项研究的良好成果获得了 2003 年科学界十大科学和技术进步奖。同一年，美国东北大学的研究小组利用左手材料制作出能够使折射率小于零的平面透镜成像[9][10]。2006 年，许多新颖的科研成果开始进入人们的视线当中，如单负材料、零折射率材料等，这表明研究人员已经开始将新型人工电磁材料从左手介质的研究扩展到任意控制人造电磁材料。这一年，史密斯，彭德利等人在光学变换的相关方面做了非常多的工作，之后他们制作出了电磁隐身衣，虽然电磁波吸收效果不能达到百分百的完美吸收，但由此研究引发的光学转换研究成果在接下来的几年中不断涌现。2009 年，中美两国的大学研究小组在一起共同开发了宽带的隐形地毯 [11]。新型人造电磁材料开始使用于人造吸波材料的方面，2008 年兰迪和史密斯等人制造出一种具有较好吸收效果的微波吸收器[12]，之后出现许多在新型人造电磁材料方面的研究报道，涉及到的频率范围非常宽阔。在 2014 年，崔铁军研究小组提到了一种能够使用数字代码显示的电磁超材料结构[13]。另外，可以用各种方式来控制入射的电磁波。如图 所示，编码的方式改变时，结构表面散射的方向也会随之发生变化。
4、亟待解决的问题
（1）电磁波测距的实现
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