2024-01-03

8040www威尼斯-apple app store前沿论坛第六十期成功举办

2023年12月29日下午14:00,北京大学8040www威尼斯-apple app store前沿论坛第60期成功举办。本次讲座邀请了西安电子科技大学天线与微波技术国家重点实验室主任刘英教授,为师生进行了主题为“天线隐身技术”的精彩报告。本次报告由8040www威尼斯-apple app store副院长魏贤龙主持,60多名师生共同参与了学术交流活动。

首先,刘英教授介绍了西安电子科技大学及其实验室。西安电子科技大学从“半部电台起家,长征路上办学”,红色电波铸就了永恒的西电精神。西安电子科技大学创办人、老校长,中国通信事业鼻祖王诤为新中国通信事业的发展培养了大批骨干人才。天线与微波技术重点实验室经历了四代人的奠基、创立、开拓和奋进,积累了大量的学术科研成果。国内第一套近场测量系统、国内自主可控的超级电磁仿真计算系统、国际领先的超大规模阵列优化技术以及FAST“天眼”射电望远镜馈源舱等均诞生于此。

其次,刘英教授介绍了报告的研究背景。雷达隐形技术是一种不让雷达观测到的技术和方法,是最早出现、最常用的隐形技术。雷达隐身目标不是物理上的绝对隐身,而是降低目标雷达回波信号的可探测性,使敌方侦查雷达难以探测、识别和跟踪,从而达到隐身的效果。随着探测技术的发展,使得隐身技术成为提高武器生存、突防、纵深打击能力的关键因素。不同于普通散射体,天线的散射与其辐射特性密切相关,雷达吸波材料和隐身外形设计不能直接应用于天线隐身设计。天线自身辐射和隐身性能的固有矛盾使得天线隐身成为一个技术难题。

随后,刘英教授分三部分介绍了实验室历经20余年研究,实现隐身天线从“无”到“有”、到“优”、到“智”的技术突破,从理论到工程,从单元级到阵列级继而到平台级,完成多种隐身天线的研制。

从“无”到“有”,即天线隐身理论,主要解决天线模式项散射与增益相互制约的难点。实验室完善了天线散射理论,提出了统一的天线散射公式,实现了天线任意负载状态下散射和辐射特性的统一描述,精确分离了天线两种模式项散射场,实现了天线极低隐身设计。此外,在目标散射高效调控问题上,提出了极化维度的目标散射调控理论及设计方法,将低散射目标设计复杂度降低一倍以上;提出基于电磁波多次反射的宽带高效极化旋转材料设计方法,拓展了RCS减缩带宽。

从“有”到“优”,即高性能隐身天线,主要针对天线隐身设计的高增益与低散射的“结构”矛盾。实验室提出了基于天线辐射和散射电磁波路径差异的天线隐身设计思路,通过天线辐射结构、覆层和馈电网络三个层级的调控,实现天线辐射和隐身特性的结构“共赢”设计。对于辐射结构,通过共结构设计、超材料天线辐射单元、超材料天线单元对消等技术,从天线辐射结构层级解决增益与隐身的矛盾。对于天线覆层,通过辐射和散射双层网络分离设计,在不影响辐射的情况下实现阵列散射波相消,从网络层级解决增益与隐身的矛盾。对于馈电网络,通过在天线覆层中引入辐射和散射波相位调控因子,从覆层结构层级解决增益与隐身的矛盾。

从“优”到“智”,即隐身可重构天线,目的是满足反隐身对抗下的全空域隐身需求。在天线辐射结构、覆层和馈电网络三个层级引入可调元件或结构,利用辐射和散射波的路径差异实现对二者的独立、按需调控。对于辐射结构,基于编码思想,利用散射相位可重构天线单元组阵的设计方法,从天线辐射结构层级实现了散射特性的按需调控。对于天线覆层,利用辐射电磁波和入射平面波“看到”的单元结构差异,实现辐射散射相位差异化调控,从覆层结构层级实现辐射和散射特性的按需调控。对于馈电网络,在天线辐射和散射网络中引入相位调控电路,从馈电网络层级实现了辐射和散射特性的按需调控。

最后,刘英教授简要介绍了目前隐身天线面临的挑战,如平台隐身量级不够低、平台隐身角域不够全、平台隐身性能不够智等问题。接着介绍了隐身天线的发展趋势,包括多物理场综合设计,低成本轻量化,智能化等。

提问环节,参与讲座的师生踊跃与刘英教授交流报告相关内容。师生提问了天线散射公式的结构模式项与天线模式项的物理含义、利用液态金属的填充状态实现天线性能的重构的技术细节等问题,刘教授依次进行了详细的解答。讲座结束后,8040www威尼斯-apple app store夏明耀教授为刘英教授颁发了北京大学8040www威尼斯-apple app store前沿论坛纪念牌并合影留念。



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