● 摘要
人工磁导体（Artificial Magnetic Conductor: AMC）是超材料的一种，近些年来受到各国学者的关注和研究。它在一定频段内模拟理想磁导体，具有对平面波同相反射的特性。利用此特性，人工磁导体能够改变目标的散射特性，改善甚至突破传统雷达散射截面（Radar Cross Section: RCS）缩减方案的限制。本论文研究了新型人工磁导体结构设计及其在目标RCS缩减中的应用。
本文首先利用等效电路法分析AMC产生同相反射的机理，给出AMC反射系数的计算方法，提出AMC在常用电磁仿真软件中新的建模方法：基于Floquet定理，提取一个单元添加主从周期边界条件模拟成无限周期结构。其次讨论AMC结构的单元边长、金属贴片尺寸、衬底厚度和衬底介电常数对反射特性的影响。最后研究人工磁导体在目标RCS缩减中的应用，提出三种基于AMC的RCS缩减结构，包括：
（1）棋盘型RCS缩减结构：本文首先详细地分析其设计思路和工作原理，用阵列理论进行验证。接着设计四种不同结构、不同尺寸但工作在相同频带的AMC：Jerusalem Cross（JC）型、圆型、圆环型、X型。将这四种AMC用于构成棋盘单元，讨论不同AMC结构对棋盘结构散射特性的影响，结果表明获得良好RCS缩减深度和工作带宽的关键在于复合的不同AMC之间能够满足一定的相位差关系。
（2）复合扇型AMC的RCS缩减结构：本文给出将扇型结构等效成规则二维阵列的方法，用阵列理论对其设计进行分析。用两种不同尺寸的JC型AMC构成扇型结构，进行散射特性的仿真验证。结果表明，该扇型结构在正入射波照射下对单站RCS在40%的相对频带内有大于10dB的缩减效果，改善了原棋盘结构的RCS缩减带宽和能量转移的方向。
（3）复合三角型AMC的RCS缩减结构：本文给出将三角型结构近似等效成规则二维阵列的方法，用阵列理论对其设计进行分析。利用两种不同尺寸的JC型AMC构建三角型结构，进行仿真验证和加工测试。结果表明，与（1）、（2）两种RCS缩减结构相比，提出的这种新型RCS缩减结构一方面保持原有结构的单站RCS缩减深度和相对带宽，另一方面散射场其他方向上的最大RCS值得到削弱，并且在偏离正入射方向较大的空间区域内能够保持较低的RCS值。三角型结构降低了目标整体的RCS。