28700

طراحي و ساخت سطوح تخت داراي سطح مقطع راداري مونواستاتيك افزايش يافته

دكتري تخصصي

مهندسي برق

1396

1402/04/06

دكتر محمد خلج اميرحسيني

مهندسي برق

افزايش سطح مقطع راداري مونواستاتيك يك ساختار، ويژگي اي است كه به ازاي آن، موج تابيـده شـده بـه ساختار با يك زاويه ي تابش مشخص، در همان جهت تابش منعكس شود. اين ويژگي به عنوان خاصيت پس بازتاب پذيري هم ناميده مي شود و ساختارهايي كه داراي اين ويژگي در يـك محـدوده ي زاويـه اي تـابش وسيع باشند به عنوان ساختار پس بازتابگر ناميده مي شوند. ويژگي پس بازتاب پذيري در دو حوزه ي كلـي مي تواند مورد استفاده قرار گيرد ، يكي در حوزه ي غيرنظامي براي كاربردهاي مخـابرات بـي سـيم ، هويـت سنجي راديويي ، (RFID) ترانسپوندر در ناوبري هوايي و مخابرات ماهواره اي و ديگري در حوزه ي نظامي براي كاربردهاي فريب دشمن به عنوان ديكوي ، افزايش قابليت آشكارشدن اهـداف كوچـك بـراي رادارهـاي خودي و كاليبراسيون راداري. ساختارهاي پس بازتابگر كه تاكنون پيشـنهاد شـده انـد يـا حجـيم هسـتند و فضاي زيادي را اشغال مي كنند يا قابليت پياده سازي در ابعاد بزرگ را در حوزه ي مايكروويو ندارند. در ايـن رساله سه تا پيشنهاد به منظور دستيابي به ساختار پس بازتـابگر مسـطح در فركـانس هـاي مـايكروويو و بـا قابليت پياده سازي در ابعاد بزرگ ، ارائه شده است. پيشنهاد اول، استفاده از سـاختارهاي متنـاوب و تئـوري فلوكه است. اگر يك موج صفحه اي به ساختار متناوب كه ابعاد سلول واحد آن بزرگتر از طول موج مربوط به موج صفحه اي است بتابد طبق تئوري فلوكه ، امواج پراكنده شده بسته به ابعاد سلول واحـد شـامل چنـدين مود منفي فلوكه هستند كه هر كدام بـه ازاي زاويـه ي تـابش خاصـي داراي خاصـيت پـس بازتـاب پـذيري هستند. با استفاده از اين خاصيت از مودهاي منفي فلوكه در سـاختارهاي متنـاوب مـي تـوانيم سـاختارهاي مسطحي را طراحي كنيم كه در محدوده ي زاويه اي وسيع به ويژگي پس بازتاب پذيري و در نتيجه افزايش RCS دست يابيم. پيشنهاد دوم از ساختار چشم گربه مسطح كه شامل دو لايه است الگوبرداري شده است و دو تا ساختار پـس بازتابگر ارائه گرديده است. ساختار اول، يك پس بازتـابگر همـه جهتـه بـا بـازدهي بـالا اسـت كـه از هـر دو پلاريزاسيون TEو TMپشتيباني مي كند. در اين ساختار، لايه ي بالايي يك آرايه انتقالي با قابليـت پـويش بيم است كه امواج تابشي با زواياي تابش مختلف را در نقاط مختلف از لايه ي پاييني متمركز سازد و لايه ي پاييني يك توري blazed متغير با مكان است كه امواج متمركز شده را در همان جهت تمركز منعكس كنـد. ساختار دوم در پيشنهاد دوم، يك پس بازتابگر همه جهته و پهن باند است كـه از هـر دو پلاريزاسـيون TEو TMپشتيباني مي كند. در اين ساختار، لايه ي بالايي يك آرايه انتقالي پهن باند با قابليت پويش بيم است و لايه ي پاييني يك صفحه ي فلزي تخت مي باشد. پيشنهاد سوم، استفاده از يك نوع فراسطح جديد به نام فراسطح گراديان دوگانه با سطح مقطـع بسـيار كـم است كه مي تواند به گونه اي طراحي شود كه يك پس بازتابگر با محدوده ي زاويه اي تابش وسيع و پيوسته يا با پهناي فركانسي وسيع را بدست دهد. فراسطح پيشنهادي شامل دو تا آرايه ي تو در تو مي باشـد، يكـي آرايه اي از ابرسلول ها است كه داراي ويژگي تغيير تدريجي در دورتناوب مـي باشـند و ديگـري آرايـه اي از سلول واحدها است كه درون ابرسلول ها جاسازي شده اند و داراي ويژگي تغيير تدريجي در فاز مي باشند.

1402/06/16

Design and Fabrication of Flat Surfaces with Enhanced Mono-static RCS

6/26/2024 12:00:00 AM

Monostatic RCS ENH of a structure is its property to reflect most of the incident power right at the direction of the incident angle. This property is also called Retro-reflectivity and the structures that have this property over a continuous range of incident angles, called Retroreflector. This ability can be used in two major fields: civil and military. In the civil field, this can be used for wireless communication, RFID, transponder in navigation safety (aviation and marine) and automotive collision avoidance. In the military field, this can be used as a decoy for deception, increasing the ability to detect small objects for friendly radars and radar calibration. The retro-reflector structures that have been proposed so far are either bulky and take up a lot of space, or they do not have the ability to be implemented on a large scale in the microwave field. In this thesis, three proposals have been presented to achieve a planar retroreflector in microwave frequencies and with the ability to implement in large dimensions. The first proposal is the use of periodic structures and Floquet’ theory. If a plane wave impinges on a periodic structure whose unit cell dimensions are larger than the wavelength of the plane wave, according to Floquet' theory, the scattered waves contain several negative Floquet' modes, each has retro-reflectivity property for a certain incident angle. By using this property of negative Floquet’ modes in periodic structures, we can design planar structures with retro-reflectivity property in a wide angular range. The second proposal is inspired from the planar cat's eye structure which consists of two layers. Here, two retro-reflectors are presented. The first structure is a high-efficient omnidirectional retro-reflector that supports both TE and TM polarizations. In this structure, the upper layer is a transmitarray with beam scanning capability that focuses incident waves with different angles at different points on the lower layer, and the lower layer is a spatially varying blazed grating that reflects back focused waves along its focus direction. The second structure is a wideband and omnidirectional retro-reflector that supports both TE and TM polarizations. In this structure, the upper layer is a wideband transmitarray with beam scanning capability, and the lower layer is a flat metal plate. The third proposal is the use of a new type of metasurface called Double Gradient Metasurface (DGM) that can be used to implement a planar and low-profile retroreflector with a continuous wide incident angle range or with a wide frequency width. The proposed metasurface consists of two nested arrays, one is an array of supercells that have periodicity gradient property and the other is an array of unitcells embedded into supercells and have phase gradient property.

پس بازتابگر , افزايش سطح مقطع راداري , ساختار چشم گربه , فراسطوح گراديان فاز

retroreflector , RCS enhancement , cat's eye structure , phase gradient metasurfaces

Ali Pesarakloo

Dr. Mohammad Khalaj-Amirhosseini