Ученые МФТИ совместно с коллегами из Китая создали покрытие из метаматериала, которое снижает радиолокационную заметность крупных объектов сразу на двух независимых частотах. Это открывает возможности для создания радиопрозрачных конструкций, снижения помех в антенных системах и разработки защищенных систем связи. Результаты исследования опубликованы в журнале Laser & Photonics Reviews.
Когда электромагнитная волна падает на объект, часть энергии рассеивается — так радары «видят» самолёты, корабли и другие объекты. Существующие способы снизить их заметность либо требуют сложных материалов, либо работают лишь для небольших объектов и часто ограничены одной частотой.
Учёные МФТИ совместно с коллегами из Китая разработали покрытие из метаматериалов, снижающее радиолокационную заметность крупных объектов сразу на двух настраиваемых частотах. Оно выглядит как многослойная решётка из гибких печатных плат с медными перекрестиями и работает в ENZ‑режиме: некоторые компоненты эффективной диэлектрической проницаемости близки к нулю, из‑за чего электромагнитная волна испытывает малый фазовый сдвиг. Это позволяет тонко управлять её взаимодействием с объектом и заметно уменьшать рассеяние волн.
Эффект проверили в безэховой камере: образец изготовили по технологии гибких печатных плат — медные сетки на тонкой диэлектрической плёнке, внутри разместили кубический металлический рассеиватель. Эксперимент подтвердил, что на заданных частотах рассеяние действительно уменьшается. При отклонении от этих частот эффект ослабевал.
Эксперимент стал для нас ключевым подтверждением того, что покрытие работает именно так, как предсказывала теория. На двух рабочих частотах — 10,7 и 16,2 ГГц — волновой фронт за объектом оставался заметно более плоским, чем без покрытия, а значит, рассеяние существенно уменьшалось. Когда же мы уходили от этих частот, эффект быстро ослабевал, и фронт волны снова искажался. Это показывает, что подавление рассеяния связано именно с двухдиапазонным ENZ-режимом.
Покрытие работает даже без прямого контакта с рассеивателем и снижает рассеяние волн при облучении под разными углами, то есть подавляет его сразу в двух диапазонах и во всех направлениях. Важное преимущество разработки — технологичность: конструкция собирается из гибких печатных плат и не требует сложных или дорогих материалов.
В будущем ученые планируют уменьшить размер ячеек метаматериала, чтобы снизить остаточное рассеяние, а также интегрировать в конструкцию жидкие кристаллы или материалы с фазовым переходом. Это даст возможность перестраивать частоты «невидимости» в реальном времени и в широком диапазоне. Разработка пригодится там, где нужно подавить нежелательное отражение радиоволн, например, чтобы сделать объекты менее заметными для радаров.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, что фотонный радар обеспечит контроль воздушного пространства.
