基于螺旋结构的雷达天线罩吸收体制造技术

本发明专利技术公开了一种基于螺旋结构的雷达天线罩吸收体，包括损耗层、无耗层和介质层，损耗层采用基于L型缝隙的螺旋表面为单元结构，无耗层采用方环缝隙为单元结构，介质层由两个介质基板和空气层组成。这种多层的结构配合薄膜电阻的使用构成了一个基于螺旋结构的雷达天线罩吸收体，优点如下：可以在吸收频段内开通一个传输窗口，使入射信号以很小的损耗通过，增强了信号传输的隐秘性；在保证结构的宽带特性的同时，实现了低剖面、双极化、低成本的设计。

【技术实现步骤摘要】
基于螺旋结构的雷达天线罩吸收体
本专利技术属于电磁防护领域，具体涉及一种基于螺旋结构的雷达天线罩吸收体。
技术介绍
在现代社会中，雷达大量应用于飞机、导弹、航海等领域，雷达罩的运用也日趋广泛。雷达天线罩用以保护天线，防止其受到雨雪等外界物理环境的干扰。此外，雷达隐身技术是当前隐身技术的研究重点之一，由雷达天线、天线罩及雷达舱内高频部件组成的雷达天线系统是飞行器头部区域的一个强散射源，其隐身效果直接影响飞行器的隐身效果。雷达罩作为雷达系统的重要组成部分，其性能好坏直接影响到雷达系统的功能。雷达天线罩通常具有一定的频率选择功能，可以减少周围发射天线的干扰。通常情况下，天线罩由带通滤波器构成，但是，带通滤波器的频率响应在通带外具有很强的反射特性，不利于通信的保密或目标物的隐身。为了改善带通滤波器这一缺点，人们将吸收体的概念引入，从而组合形成了有频率选择特性的吸收体。这一类对某些频段吸收而对其他频率透明的周期结构，称之为有窗口的吸收体，英文称为Rasorber，有时也称为有频率选择特性的吸收体（Frequency-SelectiveRasorber，FSR）。这种频率选择吸收体实现了通信和隐身的双重功能，因此具有广阔的应用前景。近几年来，有学者提出一些雷达天线罩吸收体，但是在低剖面和成本控制上都有待提高的空间。沈忠祥教授的团队在《Frequency-SelectiveRasorberBasedonSquare-LoopandCross-DipoleArrays》（IEEE）提出了一种基于方环阵列和十字偶极子阵列的雷达天线罩吸收体，这种结构使用了较多的集总元件，并且尺寸较大，加工成本高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于螺旋结构的雷达天线罩吸收体，在保证雷达天线罩吸收体的宽带特性的同时，解决了吸收体尺寸较大、成本较高等问题。实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种基于螺旋结构的雷达天线罩吸收体，包括损耗层、无耗层和介质层，介质层包括第一介质基板和第二介质基板，第一介质基板位于第二介质基板正上方，两者之间为空气，损耗层印制在第一介质基板顶面，无耗层印制在第二介质基板底面。所述损耗层包括若干个损耗层周期单元，所述损耗层周期单元包括四组沿其中心点以90°角旋转放置的L型结构和八个薄膜电阻，所述L型结构包括两个平行间隔嵌套设置的L型金属条带，以任意一组L型结构为基础，第二组L型结构的起始端位于第一组内侧的L型金属条带上，依次类推，四组L型结构内侧的L型金属条带围成损耗层周期单元的中心正方形，其中四个薄膜电阻分别位于四组L型结构的内侧L型金属条带上，且位于下一组L型结构的起始端中心；另外四个薄膜电阻分别位于四组L型结构的外侧L型金属条带上，且位于本损耗层周期单元的边界临近转角处。所述无耗层包括若干个无耗层周期单元，每个无耗层周期单元包括一个方形贴片和方环贴片，方形贴片位于方环贴片中心，两者之间存在间隙。本专利技术与现有技术相比，其显著优点为：（1）本专利技术的雷达天线罩吸收体的厚度仅为0.077λL，单元周期尺寸为0.15λL（λL为雷达天线罩吸收体最低工作频率fL所对应的波长），相比传统的雷达天线罩吸收体厚度和单元尺寸都减小了很多；（2）本专利技术的雷达天线罩吸收体的工作频段为1.79~5.13GHz，工作带宽96.5%，3dB传输频段为3.30~3.92GHz，带宽17.2%，当斜入射角达到30°时依然能有良好的性能，具有较宽的吸收频段和传输频段，以及稳定的斜入射特性；（3）本专利技术虽然由多层结构组成，但是损耗层是简单的金属贴片电路，配上薄膜电阻形成，无耗层则完全是简单的金属贴片电路，印制在第二介质基板上，没有复杂的工艺和图形，结构简单，加工容易，并且成本较低，重量较轻，适合大规模生产。附图说明图1为本专利技术基于螺旋结构的雷达天线罩吸收体的损耗层结构示意图。图2（a）本专利技术损耗层周期单元的结构平面图。图2（b）为本专利技术基于螺旋结构的雷达天线罩吸收体的单元结构的三维示意图。图3（a）为本专利技术基于螺旋结构的雷达天线罩吸收体的无耗层的结构示意图。图3（b）为本专利技术的无耗层周期单元的平面图。图4为本专利技术损耗层和无耗层的阻抗特性曲线图。图5为本专利技术基于螺旋结构的雷达天线罩吸收体的反射和传输特性曲线图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细描述。结合图1、图2（a）、图2（b）、图3（a）和图3（b），本专利技术提出了一种基于螺旋结构的雷达天线罩吸收体，用于雷达天线罩的频率选择表面，以及用于电磁兼容和雷达吸波材料的电磁吸收电路，尤其是既有传输功能又能吸收传输带外电磁波的宽带、低剖面的雷达天线罩吸收体。所述基于螺旋结构的雷达天线罩吸收体包括损耗层、无耗层和介质层，介质层包括第一介质基板18和第二介质基板20，第一介质基板18位于第二介质基板20正上方，两者之间为空气19，损耗层印制在第一介质基板18顶面，无耗层印制在第二介质基板20底面。所述损耗层包括若干个损耗层周期单元1，所述损耗层周期单元1包括四组沿其中心点以90°角旋转放置的L型结构和八个薄膜电阻（构成L型缝隙的螺旋表面），其中每个L型结构由内侧L型金属条带和外侧L型金属条带平行嵌套构成，以任意一组L型结构为基础，第二组L型结构的起始端位于第一组内侧的L型金属条带上。所述的L型金属条带分别为第一L型金属条带2、第二L型金属条带3、第三L型金属条带4、第四L型金属条带5、第五L型金属条带6、第六L型金属条带7、第七L型金属条带8和第八L型金属条带9；所述的薄膜电阻分别为第一薄膜电阻10、第二薄膜电阻11、第三薄膜电阻12、第四薄膜电阻13、第五薄膜电阻14、第六薄膜电阻15、第七薄膜电阻16、第八薄膜电阻17。第一L型金属条带2与第二L型金属条带3构成一个基础的L型结构，其中第一L型金属条带2即为该L型结构的外侧金属条带，第二L型金属条带3即为该L型结构的内侧金属条带，由于损耗层周期单元1是由L型结构沿90°角旋转放置组成的，所以依次类推，第三L型金属条带4和第四L型金属条带5构成一个基础的L型结构，第五L型金属条带6和第六L型金属条带7构成一个基础的L型结构，第七L型金属条带8和第八L型金属条带9构成一个基础的L型结构。并且，第二L型金属条带3、第四L型金属条带5、第六L型金属条带7和第八L型金属条带9围成了损耗层周期单元1的中心正方形。第一薄膜电阻10加载在第一L型金属条带2上，且位于本损耗层周期单元1的边界临近转角处；同样的，第三薄膜电阻12加载在第三L型金属条带4上，且位于本损耗层周期单元1的边界临近转角处；第五薄膜电阻14加载在第五L型金属条上，且位于本损耗层周期单元1的边界临近转角处；第七薄膜电阻16加载在第七L型金属条带8上，且位于本损耗层周期单元1的边界临近转角处。第二薄膜电阻11加载在第二L型金属条带3上，且位于下一组L型结构的起始端中心；同样的，第四薄膜电阻13加载在第四L型金属条带5上，且位于下一组L型结构的起始端中心；第六薄膜电阻15加载在第六L型金属条带7上，且位于下一组L型结构的起始端中心；第八薄膜电阻17加载在第八L型金属条带9上，且位于下一组L型结构的起始端中心。所述L型金属条带的宽度相同，均为0.003λL；位于内侧的L型金属条带长度为0.07本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于螺旋结构的雷达天线罩吸收体，其特征在于：包括损耗层、无耗层和介质层，介质层包括第一介质基板（18）和第二介质基板（20），第一介质基板（18）位于第二介质基板（20）正上方，两者之间为空气（19），损耗层印制在第一介质基板（18）顶面，无耗层印制在第二介质基板（20）底面。

【技术特征摘要】
1.一种基于螺旋结构的雷达天线罩吸收体，其特征在于：包括损耗层、无耗层和介质层，介质层包括第一介质基板（18）和第二介质基板（20），第一介质基板（18）位于第二介质基板（20）正上方，两者之间为空气（19），损耗层印制在第一介质基板（18）顶面，无耗层印制在第二介质基板（20）底面。2.根据权利要求1所述的基于螺旋结构的雷达天线罩吸收体，其特征在于：所述损耗层包括若干个损耗层周期单元（1），所述损耗层周期单元（1）包括四组沿其中心点以90°角旋转放置的L型结构和八个薄膜电阻，所述L型结构包括两个平行间隔嵌套设置的L型金属条带，以任意一组L型结构为基础，第二组L型结构的起始端位于第一组内侧的L型金属条带上，依次类推，四组L型结构内侧的L型金属条带围成损耗层周期单元（1）的中心正方形，其中四个薄膜电阻分别位于四组L型结构的内侧L型金属条带上，且位于下一组L型结构的起始端中心；另外四个薄膜电阻分别位于四组L型结构的外侧L型金属条带上，且位于本损耗层周期单元（1）的边界临近转角处。3.根据权利要求2所述的基于螺旋结构的雷达天线罩吸收体，其特征在于：所述L型金属条带的宽度相同，均为0.003λL；位于内侧的L型金属条带长度为0.074λL+0.092，其中短边为围成中心正方形的一边；位于外侧的L型金属条带长度为0.092λL+...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈昊，车文荃，韩叶，修鑫，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32