【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及到新型人工電磁超材料，具體涉及一種帶內(nèi)吸波隱身可重構(gòu)的天線罩。
技術(shù)介紹
1、雷達技術(shù)作為一種探測手段，因其突出的全天時、穿透能力強、精度高的特點，已廣泛應(yīng)用于民用領(lǐng)域(如氣象監(jiān)測、地質(zhì)探測、現(xiàn)代通信、海水監(jiān)測等)。特別是在現(xiàn)代信息化戰(zhàn)爭中，能夠有效地對武器裝備和指揮平臺造成致命的威脅。在某種程度上，對戰(zhàn)爭走向起到關(guān)鍵性的作用。
2、為了判定目標散射強弱，研究者提出了雷達散射截面(radar?cross?section，rcs)這一概念，用符號σ表示。即平面波照射目標時，在某一方向所產(chǎn)生回波強度的物理量，它是一種假想截面積。目標的隱身性能與雷達最大探測距離有關(guān)。在自由空間中，由雷達距離方程可知，探測距離與目標rcs值的4次方根呈正比關(guān)系。目標rcs值越小，雷達的探測距離越短，即雷達探測到的回波功率越弱，目標的隱身性能就越好。當目標rcs值縮減12db時，雷達的最大探測距離將縮減50％。因此，為了提高目標在戰(zhàn)場上的生存、作戰(zhàn)、突防能力，降低目標的rcs是提高目標雷達隱身能力的重要舉措。
3、隱身天線罩是一種具有帶內(nèi)透波帶外隱身的人工周期性結(jié)構(gòu)，通常天線罩的底層結(jié)構(gòu)為帶通型頻率選擇表面，用于產(chǎn)生透波窗口；在帶通型頻率選擇表面基礎(chǔ)上級聯(lián)損耗層，可以不影響其透射效率的前提下，同時將帶外的電磁波進行吸收，從而降低通帶兩側(cè)的雙站或者單站rcs，達到帶外隱身的目的。現(xiàn)有的隱身天線罩通常能夠?qū)崿F(xiàn)帶外頻段的隱身效果，但對于帶內(nèi)吸波隱身的研究少有報道。當天線罩處于工作狀態(tài)時，需要透波窗口輻射天線信號，當天線罩在
4、故此，為了使得天線罩在非工作狀態(tài)也具有隱身功能，本專利技術(shù)基于頻率選擇表面結(jié)構(gòu)提出了一種新穎的利用pin二極管等有源器件來控制透波窗口的開通與閉合，可重構(gòu)帶內(nèi)吸波隱身的天線罩的設(shè)計，以實現(xiàn)帶內(nèi)吸波隱身的功能。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)所要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有隱身天線罩在通帶窗口不具備隱身能力，提供一種基于頻率選擇表面設(shè)計的帶內(nèi)吸波隱身可重構(gòu)的天線罩。
2、為達到上述目的，本專利技術(shù)采用的技術(shù)方案如下：
3、一種帶內(nèi)吸波隱身可重構(gòu)的天線罩，其關(guān)鍵在于：包括周期性設(shè)置的n×n個超表面單元，每個所述超表面單元均包括從上到下依次層疊設(shè)置的第一金屬層、第一介質(zhì)層、空氣層、第二金屬層、第二介質(zhì)層、第三金屬層、第三介質(zhì)層與第四金屬層，所述第一金屬層印制在所述第一介質(zhì)層的表面，所述第二金屬層印制在第二介質(zhì)層的表面，所述第二介質(zhì)層與第三金屬層緊密接觸，所述第三金屬層印制在第三介質(zhì)層的表面，所述第四金屬層印制在第三介質(zhì)層的底面，所述第一金屬層與第二金屬層均加載有有源器件，所述第一金屬層與第一介質(zhì)層形成類交指型有源損耗諧振結(jié)構(gòu)，所述第二金屬層、第二介質(zhì)層、第三金屬層、第三介質(zhì)層與第四金屬層形成有源頻率選擇表面層。
4、進一步的，所述第一金屬層包括兩根水平設(shè)置的第一金屬條，在兩根第一金屬條的內(nèi)側(cè)邊緣均連接有焊接部，在焊接部上焊接有電阻，在焊接部上焊接有電阻，在焊接部的內(nèi)側(cè)連接有豎向分支，兩側(cè)的豎向分支之間通過所述有源器件電連接，在焊接部的其他兩側(cè)還連接有橫向分支，在兩側(cè)的橫向分支的內(nèi)側(cè)均連接有若干交指結(jié)構(gòu)，兩側(cè)相鄰的兩個交指結(jié)構(gòu)之間形成電容。
5、進一步的，所述交指結(jié)構(gòu)包括與所述橫向分支連接的第二金屬條，兩側(cè)的交指結(jié)構(gòu)在所述第二金屬條的內(nèi)端形成所述電容。
6、進一步的，在所述第二金屬條的兩側(cè)并排設(shè)置有若干第三金屬條，該第三金屬條的內(nèi)端與所述第二金屬條的內(nèi)端相連接。
7、進一步的，所述橫向分支包括與所述焊接部相連接的第四金屬條，在橫向金屬條上通過連接塊連接有若干第五金屬條，第五金屬條與第四金屬條平行設(shè)置，且第五金屬條分布于所述豎向分支的兩側(cè)。
8、進一步的，所述豎向分支中部的寬度大于其兩側(cè)的寬度。
9、進一步的，所述第二金屬層的中部設(shè)有水平的第一條型槽，該第一條型槽將第二金屬層分割為上半體與下半體，第二金屬層的上半體與下半體之間通過所述有源器件電連接。
10、進一步的，所述第三金屬層上形成有傾斜45°的第二條形槽。
11、進一步的，所述第四金屬層上形成有與te極化方向平行的第三條形槽。
12、進一步的，所述超表面單元的件厚度為17.0mm，周期為7.0mm；所述第一介質(zhì)層、第二介質(zhì)層和第三介質(zhì)層的介電常數(shù)為2.2，厚度分別為0.5mm、1.75mm和1.75mm；所述空氣層的厚度為13.0mm。
13、本專利技術(shù)通過加載pin二極管在可重構(gòu)的超表面結(jié)構(gòu)中，利用pin二極管的斷開和導通狀態(tài)，使得下部分頻率選擇表面結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出交叉極化帶通型頻率選擇表面和全反射的金屬地板的特性，即實現(xiàn)了中頻透波、高低頻吸波的隱身天線罩和寬帶吸波器的相互切換，完成了天線罩帶內(nèi)吸波隱身的問題。
14、本專利技術(shù)的顯著效果是：
15、2、所述第一金屬層是在f4bm220基板上蝕刻的“類交指”型有源損耗諧振結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)具有超寬帶的吸波能力，同時“類交指”型結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單，通過控制“類交指”的枝節(jié)長度可以控制透波的頻帶。
16、3、本專利技術(shù)通過加載pin二極管在下部分的頻率選擇表面結(jié)構(gòu)中，利用pin二極管的斷開和導通狀態(tài)，使得頻率選擇表面結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出交叉極化帶通型頻率選擇表面和全反射的金屬地板的特性，即實現(xiàn)了中頻透波、高低頻吸波的隱身天線罩和寬帶吸波器的相互切換，完成了天線罩帶內(nèi)吸波隱身的問題。
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1.一種帶內(nèi)吸波隱身可重構(gòu)的天線罩，其特征在于：包括周期性設(shè)置的n×n個超表面單元(10)，每個所述超表面單元(10)均包括從上到下依次層疊設(shè)置的第一金屬層(1)、第一介質(zhì)層(2)、空氣層(3)、第二金屬層(4)、第二介質(zhì)層(5)、第三金屬層(6)、第三介質(zhì)層(7)與第四金屬層(8)，所述第一金屬層(1)印制在所述第一介質(zhì)層(2)的表面，所述第二金屬層(4)印制在第二介質(zhì)層(5)的表面，所述第二介質(zhì)層(5)與第三金屬層(6)緊密接觸，所述第三金屬層(6)印制在第三介質(zhì)層(7)的表面，所述第四金屬層(8)印制在第三介質(zhì)層(7)的底面，所述第一金屬層(1)與第二金屬層(4)均加載有有源器件(9)，所述第一金屬層(1)與第一介質(zhì)層(2)形成類交指型有源損耗諧振結(jié)構(gòu)，所述第二金屬層(4)、第二介質(zhì)層(5)、第三金屬層(6)、第三介質(zhì)層(7)與第四金屬層(8)形成有源頻率選擇表面層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶內(nèi)吸波隱身可重構(gòu)的天線罩，其特征在于：所述第一金屬層(1)包括兩根水平設(shè)置的第一金屬條(11)，在兩根第一金屬條(11)的內(nèi)側(cè)邊緣均連接有焊接部(12)，在焊接部(12)
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的帶內(nèi)吸波隱身可重構(gòu)的天線罩，其特征在于：所述交指結(jié)構(gòu)(16)包括與所述橫向分支(14)連接的第二金屬條(161)，兩側(cè)的交指結(jié)構(gòu)(16)在所述第二金屬條(161)的內(nèi)端形成所述電容(17)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的帶內(nèi)吸波隱身可重構(gòu)的天線罩，其特征在于：在所述第二金屬條(161)的兩側(cè)并排設(shè)置有若干第三金屬條(162)，該第三金屬條(162)的內(nèi)端與所述第二金屬條(161)的內(nèi)端相連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的帶內(nèi)吸波隱身可重構(gòu)的天線罩，其特征在于：所述橫向分支(14)包括與所述焊接部(12)相連接的第四金屬條(141)，在第四金屬條(141)上通過連接塊(143)連接有若干第五金屬條(142)，第五金屬條(142)與第四金屬條(141)平行設(shè)置，且第五金屬條(142)分布于所述豎向分支(15)的兩側(cè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的帶內(nèi)吸波隱身可重構(gòu)的天線罩，其特征在于：所述豎向分支(15)中部的寬度大于其兩側(cè)的寬度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶內(nèi)吸波隱身可重構(gòu)的天線罩，其特征在于：所述第二金屬層(4)的中部設(shè)有水平的第一條型槽(41)，該第一條型槽(41)將第二金屬層(4)分割為上半體(42)與下半體(43)，第二金屬層(4)的上半體(42)與下半體(43)之間通過所述有源器件(9)電連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶內(nèi)吸波隱身可重構(gòu)的天線罩，其特征在于：所述第三金屬層(6)上形成有傾斜45°的第二條形槽(61)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶內(nèi)吸波隱身可重構(gòu)的天線罩，其特征在于：所述第四金屬層(8)上形成有與TE極化方向平行的第三條形槽(81)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9任一項所述的帶內(nèi)吸波隱身可重構(gòu)的天線罩，其特征在于：所述超表面單元(10)的件厚度為17.0mm，周期為7.0mm；所述第一介質(zhì)層(2)、第二介質(zhì)層(5)和第三介質(zhì)層(7)的介電常數(shù)為2.2，厚度分別為0.5mm、1.75mm和1.75mm；所述空氣層(3)的厚度為13.0mm。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種帶內(nèi)吸波隱身可重構(gòu)的天線罩，其特征在于：包括周期性設(shè)置的n×n個超表面單元(10)，每個所述超表面單元(10)均包括從上到下依次層疊設(shè)置的第一金屬層(1)、第一介質(zhì)層(2)、空氣層(3)、第二金屬層(4)、第二介質(zhì)層(5)、第三金屬層(6)、第三介質(zhì)層(7)與第四金屬層(8)，所述第一金屬層(1)印制在所述第一介質(zhì)層(2)的表面，所述第二金屬層(4)印制在第二介質(zhì)層(5)的表面，所述第二介質(zhì)層(5)與第三金屬層(6)緊密接觸，所述第三金屬層(6)印制在第三介質(zhì)層(7)的表面，所述第四金屬層(8)印制在第三介質(zhì)層(7)的底面，所述第一金屬層(1)與第二金屬層(4)均加載有有源器件(9)，所述第一金屬層(1)與第一介質(zhì)層(2)形成類交指型有源損耗諧振結(jié)構(gòu)，所述第二金屬層(4)、第二介質(zhì)層(5)、第三金屬層(6)、第三介質(zhì)層(7)與第四金屬層(8)形成有源頻率選擇表面層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶內(nèi)吸波隱身可重構(gòu)的天線罩，其特征在于：所述第一金屬層(1)包括兩根水平設(shè)置的第一金屬條(11)，在兩根第一金屬條(11)的內(nèi)側(cè)邊緣均連接有焊接部(12)，在焊接部(12)上焊接有電阻(13)，在焊接部(12)的內(nèi)側(cè)連接有豎向分支(15)，兩側(cè)的豎向分支(15)之間通過所述有源器件(9)電連接，在焊接部(12)的其他兩側(cè)還連接有橫向分支(14)，在兩側(cè)的橫向分支(14)的內(nèi)側(cè)均連接有若干交指結(jié)構(gòu)(16)，兩側(cè)相鄰的兩個交指結(jié)構(gòu)(16)之間形成電容(17)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的帶內(nèi)吸波隱身可重構(gòu)的天線罩，其特征在于：所述交指結(jié)構(gòu)(16)包括與所述橫向分支(14)連接的第二金屬條(161)，兩側(cè)的交指結(jié)構(gòu)(16)在所述第二金屬條(161)的內(nèi)端形成所述電容(17)。
4.根據(jù)權(quán)利要求...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：廖昆，肖永江，李芳，
申請(專利權(quán))人：萍鄉(xiāng)學院，
類型：發(fā)明
國別省市：
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