一种受风面小低插损的雷达吸波材料制造技术

本发明专利技术公开了一种受风面小低插损的雷达吸波材料，包括从上到下依次设置的上层基板、空气匹配层及下层基板，上层基板的上表面排布一个“风车”形有耗谐振结构，下层基板的上表面排布一个“风车”形无耗频率选择表面结构；“风车”形谐振结构或频率选择表面结构包括四个由两根金属棒一端首尾串联形成L型结构，中心对称排布于四个方向，有耗谐振结构需在L型金属棒上加载电阻，同时并联电感和电容。本发明专利技术对上、下层基板在相邻平行金属棒耦合处及中心位置进行挖空处理，减小了结构的受风面，降低了透射窗口的插损。另外，还通过两层结构之间的耦合产生一个低插损透射窗口和紧邻的两个吸收窄带，实现了受风面小且低插损的雷达吸波材料设计目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种雷达吸波材料，具体涉及一种受风面小低插损的雷达吸波材料，属于雷达吸波材料

技术介绍
雷达吸波材料，可用作安装于天线前方的雷达天线罩，天线罩通带与天线的工作频率范围一致以发射或接收电磁波信号。传统的频率选择表面通带两边存在强反射，这严重威胁通信安全。减小频率选择表面通带旁的强反射，可以减小平台的雷达散射截面，实现平台的低可探测性，提高通信安全。现有的雷达吸波材料通常将通带设计在远离吸收带的低频端，以降低耗层在通带内引起的插入耗。同时只降低了通带以外的高频端的强反射，而通带以外的低频端强反射任然存在。为了增加通带位置相对于吸收带的设计灵活性，同时降低通带的低频及高频端的强反射，需要设计一种新颖的雷达吸波体。随着对雷达性能要求的不断提高，许多大型高性能雷达天线罩的直径可达20m以上，一遇到暴风天气天线罩可能被摔坏甚至肢解，造成很大的财产损失，其原因可归结为雷达天线罩受风面大力学性能不足。因此，在实现雷达吸波作用的前提下，还要减少雷达天线罩的受风面，提高了雷达天线罩的抗风性能。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种受风面小低插损的雷达吸波材料，增加了通带位置相对于吸收带的设计灵活性，同时降低了通带的低频及高频端的强反射，此外，还减少了雷达天线罩的受风面，提高了雷达天线罩的抗风性能。本专利技术为解决上述技术问题采用以下技术方案：一种受风面小低插损的雷达吸波材料，包括若干个雷达吸波材料单元，各雷达吸波材料单元沿X、Y轴周期延拓，所述雷达吸波材料单元旋转90°后与旋转前的结构相同，雷达吸波材料单元包括从上到下依次设置的上层基板、空气匹配层、下层基板，上层基板、空气匹配层、下层基板的中心位于同一轴线上；上层基板的上表面排布一个风车形的有耗谐振结构，该有耗谐振结构呈中心对称，包括四个结构相同的类L型结构，每个类L型结构包括L型金属棒，四个L型金属棒分别对应上层基板的四条边设置，每个L型金属棒中均有一个振子与其对应的边平行，该振子上加载有一个电阻，另有一个电感和一个电容串联后与该电阻并联，且该振子靠近上层基板的边缘；下层基板的上表面排布一个风车形的无耗频率选择表面结构，该无耗频率选择表面结构呈中心对称，由四个相同的L型金属棒组成，四个L型金属棒分别对应下层基板的四条边设置，每个L型金属棒中均有一个振子与其对应的边平行，且靠近下层基板的边缘；在与上层基板每条边平行的两个振子之间以及上层基板的中心位置进行矩形镂空和正方形镂空，各矩形镂空的大小相同，且呈中心对称；在下层基板上做与上层基板同样的镂空处理。作为本专利技术的一种优选方案，所述有耗谐振结构中，L型金属棒与上层基板四条边平行的振子长10mm，宽0.5mm，与之垂直的振子长7.2mm，宽0.5mm；无耗频率选择表面结构中，L型金属棒中与下层基板的四条边平行的振子长10mm，宽0.5mm，与之垂直的振子长10mm，宽0.5mm；电阻值为680Ω，电感值为1.2nH，电容值为6.2pF。作为本专利技术的一种优选方案，所述矩形镂空的长为13mm，宽为4mm，正方形镂空的边长为5mm。作为本专利技术的一种优选方案，所述上层基板的厚度为0.4mm，下层基板的厚度为1.2mm，空气匹配层的厚度为6.5mm-8mm，上层基板、下层基板的材质均为介电常数4.3损耗角正切0.025的FR-4材料。作为本专利技术的一种优选方案，所述雷达吸波材料单元的边长为26mm。本专利技术采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：1、本专利技术雷达吸波材料中，无耗频率选择表面结构由风车形金属棒组成，有耗谐振结构由风车形金属棒和电阻电感电容电路组成，风车形金属棒中的金属棒为L型结构，一个L型结构上只需要加载一个RLC(电阻电感电容)电路，大大减小了结构的复杂性。2、本专利技术雷达吸波材料中，通过两层结构之间耦合产生一个低插损透射窗口和两个吸收窄带，通过调整两层结构的金属长度，集总元件阻抗值可对透射窗口中心频率、吸收窄带频率进行调整，具有频率可调谐、相对带宽较大的优点。3、本专利技术雷达吸波材料中，无耗频率选择表面结构和有耗谐振结构依附的介质基板在两条金属棒耦合处挖空，这样不仅降低了透射窗的插损，还减小了结构的受风面，提高了雷达天线罩的抗风性能。附图说明图1是本专利技术受风面小低插损的雷达吸波材料的结构示意图。图2是本专利技术中一个雷达吸波材料单元的立体结构示意图。图3是本专利技术中一个雷达吸波材料单元的俯视、仰视和侧视图，其中(a)为雷达吸波材料单元的俯视图，(b)为雷达吸波材料单元的仰视图，(c)为雷达吸波材料单元的侧视图。图4是本专利技术受风面小低插损的雷达吸波材料的反射率、透射率、吸收率曲线图。其中，1-上层基板，2-下层基板，3-空气匹配层，4-有耗谐振结构，5-无耗频率选择表面结构，6-电阻，7-电感，8-电容，9-矩形镂空，10-正方形镂空。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能解释为对本专利技术的限制。如图1、图2和图3所示，为本专利技术受风面小低插损的雷达吸波材料的一个实施例。其中每个雷达吸波材料单元(如图2所示)的边长为26mm，每个雷达吸波材料单元包括从上到下依次设置的上层基板1(如图3的(a)所示)、空气匹配层3和下层基板2(如图3的(b)所示)，雷达吸波材料单元的侧视图如图3的(c)所示。上层基板1的厚度为0.4mm，下层基板2的厚度为1.2mm，空气匹配层3的厚度为6.5mm至8mm。上层基板1的上表面排布一个“风车”形有耗谐振结构4，下层基板2的上表面排布一个“风车”形无耗频率选择表面结构5；“风车”形谐振结构4或频率选择表面结构5包括四个由两根金属棒首尾串联形成的L型结构，中心对称排布于四个方向。有耗谐振结构4中，L型结构里靠近雷达吸波材料单元边缘的振子长为10mm宽为0.5mm，与其相连的另一根振子长为7.2mm宽为0.5mm。无耗频率选择表面结构5中，L型结构里靠近雷达吸波材料单元边缘的振子长为10mm宽为0.5mm，与其相连的另一根振子长为10mm宽为0.5mm。有耗谐振结构4需在L型结构上串联电阻6，同时并联电感7电容8，加载的电容值为6.2pF、电感值为1.2nH、电阻值为680Ω；上、下层基板在相邻平行金属棒耦合处及中心位置进行矩形镂空9和正方形镂空10处理，矩形镂空9长为13mm宽为4mm，中心正方形镂空10边长为5mm。如图4所示，为本专利技术受风面小低插损的雷达吸波材料的反射率、透射率、吸收率曲线图。从图中可以看出，这种雷达吸波材料的设计能达到5.1GHz至5.5GHz和10.2GHz至10.7GHz吸波率大于90％，7.6GHz得到的透射窗口插损为-1.036dB。本专利技术中超材料结构层并不仅限定于L型结构，也可以设计成弧形、波浪形、折线形等线型，镂空的形状可以是栅格、多边形、圆形等几何结构。空气介质层可以用泡沫或蜂窝夹层结构等。基板材料的选择也非必须采用FR-4，只要相对介电常数和厚度满足谐振要求即可。本专利技术受风面小低插损的雷达吸波材料，包括两层超材料结构层，超材料结构层分别排布“风车”形本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种受风面小低插损的雷达吸波材料，其特征在于，包括若干个雷达吸波材料单元，各雷达吸波材料单元沿X、Y轴周期延拓，所述雷达吸波材料单元旋转90°后与旋转前的结构相同，雷达吸波材料单元包括从上到下依次设置的上层基板、空气匹配层、下层基板，上层基板、空气匹配层、下层基板的中心位于同一轴线上；上层基板的上表面排布一个风车形的有耗谐振结构，该有耗谐振结构呈中心对称，包括四个结构相同的类L型结构，每个类L型结构包括L型金属棒，四个L型金属棒分别对应上层基板的四条边设置，每个L型金属棒中均有一个振子与其对应的边平行，该振子上加载有一个电阻，另有一个电感和一个电容串联后与该电阻并联，且该振子靠近上层基板的边缘；下层基板的上表面排布一个风车形的无耗频率选择表面结构，该无耗频率选择表面结构呈中心对称，由四个相同的L型金属棒组成，四个L型金属棒分别对应下层基板的四条边设置，每个L型金属棒中均有一个振子与其对应的边平行，且靠近下层基板的边缘；在与上层基板每条边平行的两个振子之间以及上层基板的中心位置进行矩形镂空和正方形镂空，各矩形镂空的大小相同，且呈中心对称；在下层基板上做与上层基板同样的镂空处理。

【技术特征摘要】
1.一种受风面小低插损的雷达吸波材料，其特征在于，包括若干个雷达吸波材料单元，各雷达吸波材料单元沿X、Y轴周期延拓，所述雷达吸波材料单元旋转90°后与旋转前的结构相同，雷达吸波材料单元包括从上到下依次设置的上层基板、空气匹配层、下层基板，上层基板、空气匹配层、下层基板的中心位于同一轴线上；上层基板的上表面排布一个风车形的有耗谐振结构，该有耗谐振结构呈中心对称，包括四个结构相同的类L型结构，每个类L型结构包括L型金属棒，四个L型金属棒分别对应上层基板的四条边设置，每个L型金属棒中均有一个振子与其对应的边平行，该振子上加载有一个电阻，另有一个电感和一个电容串联后与该电阻并联，且该振子靠近上层基板的边缘；下层基板的上表面排布一个风车形的无耗频率选择表面结构，该无耗频率选择表面结构呈中心对称，由四个相同的L型金属棒组成，四个L型金属棒分别对应下层基板的四条边设置，每个L型金属棒中均有一个振子与其对应的边平行，且靠近下层基板的边缘；在与上层基板每条边平行的两个振子之间以及上层基板的中心位置进行矩形镂空和正方形镂空，各...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔祥鲲，胡玥虹，刘少斌，文永刁，冒晨阳，刘季煊，俞劭杰，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32