编码超材料是人工电磁超材料的一个新兴分支领域,它将数字编码的思想融入了超材料的设计,即将相位值离散化处理后进行编码,进而通过设计单元结构的排布方式来实现调控电磁波的目的。因此如何设计合适的单元结构以及编码序列对编码超材料的研究而言具有重要意义。本文针对编码超材料在RCS缩减和波束调控两方面的应用进行研究,主要内容如下:1.为了降低编码超表面的雷达散射截面,利用粒子群优化算法对编码序列进行优化。首先在Matlab中完成算法的设计并运行算法程序对编码序列进行优化,待优化的适应度函数为编码超表面的远场特性函数,将需要优化的编码序列设置为8×8的阵列,每个阵列单元由0或1构成。然后设计一款1bit的编码超单元结构,基于优化后得到的编码序列将单元结构排列成编码超表面,仿真结果表明该编码超表面在25.5GHz~41.5GHz范围内达到10dB以上的RCS缩减。2.针对如何在宽频带内实现RCS缩减的问题,基于极化旋转材料设计了一款具有极化不敏感、宽频带以及高效极化转化等特性的编码超单元结构,通过粒子群优化算法得到优化编码序列。为防止单元之间相互耦合,使用4×4的子阵列单元来构建整个编码超表面,仿真结果显示该超表面在15GHz~35GHz范围内的RCS缩减值均在10dB以上,且最大缩减量为36dB,相较于上一款编码超表面而言,工作带宽得到了提升。将该超表面进行加工,并于暗室进行测试,结果与仿真效果基本相符。3.为了提高对编码超表面的设计和分析效率,首先研究了一种基于快速傅立叶变换(Fast Fourier Ttransformation,FFT)的远场特性计算方法,通过该算法在仅花费几秒的情况下,计算出了3种编码序列对应的远场方向图,与仿真软件计算出的结果一致。然后设计了一款2bit的编码超材料,将编码序列和远场方向图分别类比成时域信号和频域信号,利用卷积定理实现了三组不同的2bit编码序列的合并,并结合FFT算法对合并后的新序列进行远场特性分析,画出他们在各个视角的远场方向图,结果表明通过设计的2bit编码超表面可以实现任意角度的波束调控。