一种透波/隐身一体化超材料结构制造技术

本发明专利技术提供一种透波/隐身一体化超材料结构，所述超材料结构由四层子结构组成，其中，所述四层子结构中，由上至下第一层子结构为第一介质层，第二层子结构为具有特定方阻的电阻浆料形成的周期结构，第三层子结构为第二介质层，第四层子结构为FSS微结构,所述第二层子结构印制在所述第一介质层上或所述第二介质层上，所述第四层子结构复合在所述第二介质层上。本发明专利技术通过对超材料结构的各层子结构进行设计、组合并对子结构之间的比例关系进行调整匹配实现了超材料结构在X波段内透波、低频强隐身特性，改善了采用金属结构频率选择表面类透波结构带来的自身反射问题；本发明专利技术的超材料结构可应用于天线罩、天线窗等各类透波结构，应用范围广泛。

A Transmissive/Stealth Integrated Metamaterial Structure

【技术实现步骤摘要】
一种透波/隐身一体化超材料结构
本专利技术提供一种透波/隐身一体化超材料结构，属于电磁场与微波

技术介绍
随着现代雷达探测技术的不断发展进步，雷达的探测距离和探测精度不断提高，极大的削弱武器装备的战场生存能力和突防能力，为了应对这一变化，武器装备的强隐身设计越来越受到关注。超材料技术由于其在电磁调控方面独特的功能优势在隐身领域得到广泛应用。应用最早也最广泛的是频率选择表面超材料技术，频率选择表面是一种空间电磁波滤波结构，通过周期排布的金属单元结构形成特定频率电磁波下的电磁谐振，使得该频段电磁波能够选择性的透过或反射，从而在保证己方雷达正常工作的同时减小特定频段雷达散射截面积。但是随着对装备隐身及抗干扰性能要求的不断提高，金属结构的频率选择表面本身的反射影响变得不能忽略，特别是对于一些非低RCS外形目标的隐身设计，该技术难以满足需求；另外，传统的涂覆型或结构型吸波材料通常需要贴覆于纯金属的底板，无法满足透波需求。基于此，需要设计性能更加优异的透波/隐身一体化超材料结构。
技术实现思路
在下文中给出关于本专利技术的简要概述，以便提供关于本专利技术的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本专利技术的穷举性概述。它并不是意图确定本专利技术的关键或重要部分，也不是意图限定本专利技术的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种透波/隐身一体化超材料结构，本专利技术提供的超材料结构克服了金属化频率选择表面自身反射的技术难题，且所述的超材料结构在X波段内具有对电磁波的高透过性，同时在低频段内具有强的隐身性能。本专利技术的技术解决方案：一方面，本专利技术提供一种透波/隐身一体化超材料结构，所述超材料结构由四层子结构组成，其中，所述四层子结构中，由上至下第一层子结构为第一介质层，第二层子结构为具有特定方阻的电阻浆料形成的周期结构，第三层子结构为第二介质层，第四层子结构为FSS微结构,所述第二层子结构印制在所述第一介质层上或所述第二介质层上，所述第四层子结构复合在所述第二介质层上。进一步地，所述第一介质层和所述第二介质层的材质可以相同或不同；所述的第一介质层或第二介质层为单一介质材料或复合材料；进一步地，所述第二层子结构由采用丝网印刷工艺将所述具有特定方阻的浆料印制于所述第一介质层上或第二介质层上制得；进一步地，所述具有特定方阻的电阻浆料形成的周期结构中，所述特定方阻浆料构成正六边形贴片单元，所述正六边形贴片单元采用蜂窝型栅格周期排列，且所述正六边形贴片单元与蜂窝栅格共对称中心；进一步地，所述FSS微结构为周期排布的金属微结构层，具体为通过掩膜刻蚀工艺在聚酰亚胺薄膜上形成的金属微结构层，所述金属微结构层通过粘接等方式复合在所述第二介质层上；进一步地，所述FSS微结构的结构单元为正多边形环与该正多边形环内部的三角形贴片组复合而成，其中，所述的三角形贴片组由多个相同的等腰三角形贴片组成，其中，所述多个相同的等腰三角形贴片的顶点相交于一点，且任意相邻等腰三角形之间的夹角均相等；进一步地，所述FSS微结构的结构单元采用蜂窝型栅格周期排列，所述FSS微结构的结构单元具体为正六边形环与该正六边形环内部的三角形贴片组复合而成，所述三角形贴片组由六个相同的等腰三角形贴片组成；进一步地，所述第一介质层的厚度为b＝0.5p～0.6p；所述第二介质层的厚度为c＝0.3p～0.8p，其中，p为正六边形环的外环边长；进一步地，所述的第二层子结构中，正六边形贴片单元的边长为d＝0.6p～0.75p，蜂窝栅格边长为p，方阻进一步地，所述正六边形环的宽w＝0.2p～0.25p；所述等腰三角形贴片的高a＝0.4p～0.6p，等腰三角形贴片的顶角α＝20°～45°。本专利技术相比于现有技术具有以下优势：第一，本专利技术的透波/隐身一体化超材料结构，结合了金属结构频率选择表面(FSS)的选择透波特性与电阻材料周期微结构(第二层子结构)的选择吸波特性，利用了金属频率选择表面对阻带电磁波的反射特性，为吸波结构提供了金属接地层，改善了吸波效果，同时也解决金属化频率选择表面自身反射的技术难题；且在金属化频率选择表面(FSS)的基础上增加了第二层子结构，相当于增加了一层特殊的谐振层，该层由周期排布的微结构组成，微结构通过将具有特定方阻的浆料用丝网印刷工艺印制于介质层上制备，周期排布的微结构对电磁波具有一定的调制作用，同时结合自身电阻特性，能够选择性的吸收特定工作频段内的电磁波，对阻带频段反射电磁波进行有效缩减，通过参数调整可以调节通带、阻带特性；第二，本专利技术的透波/隐身一体化超材料结构中第四层子结构中结构单元采用蜂窝型排列，并且三角形贴片采用圆形排列，可有效改善周期结构极化稳定性，同时金属环与其内部三角形贴片结合可有效调节通带特性；第三，本专利技术通过对超材料结构的各层子结构进行设计、组合并对子结构之间的比例关系进行调整匹配实现了超材料结构在X波段内透波、低频强隐身特性，改善了采用金属结构频率选择表面类透波结构带来的自身反射问题；第四，本专利技术的超材料结构可应用于天线罩、天线窗等各类透波结构，用于改善结构阻带抑制特性，以满足隐身、电磁兼容等方面应用需求，应用范围广泛。附图说明所包括的附图用来提供对本专利技术实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本专利技术的实施例，并与文字描述一起来阐释本专利技术的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为根据本专利技术实施例提供的一种透波/隐身一体化超材料结构的示意图；图2为根据本专利技术实施例提供的一种透波/隐身一体化超材料结构中第二层子结构的示意图；图3为为根据本专利技术实施例提供的一种透波/隐身一体化超材料结构中第四层子结构的示意图；图4为根据本专利技术实施例1提供的一种透波/隐身一体化超材料结构在1GHz-12GHz的传输特性；图5为根据本专利技术实施例2提供的一种透波/隐身一体化超材料结构在1GHz-12GHz的传输特性。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本专利技术及其应用或使用的任何限制。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本专利技术的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种透波/隐身一体化超材料结构，其特征在于：所述超材料结构由四层子结构组成，其中，所述四层子结构中，由上至下第一层子结构为第一介质层，第二层子结构为具有特定方阻的电阻浆料形成的周期结构，第三层子结构为第二介质层，第四层子结构为FSS微结构,所述第二层子结构印制在所述第一介质层上或所述第二介质层上，所述第四层子结构复合在所述第二介质层上。

【技术特征摘要】
1.一种透波/隐身一体化超材料结构，其特征在于：所述超材料结构由四层子结构组成，其中，所述四层子结构中，由上至下第一层子结构为第一介质层，第二层子结构为具有特定方阻的电阻浆料形成的周期结构，第三层子结构为第二介质层，第四层子结构为FSS微结构,所述第二层子结构印制在所述第一介质层上或所述第二介质层上，所述第四层子结构复合在所述第二介质层上。2.根据权利要求1所述的一种透波/隐身一体化超材料结构，其特征在于：所述第一介质层和所述第二介质层的材质可以相同或不同；所述的第一介质层或第二介质层为单一介质材料或复合材料。3.根据权利要求1-2所述的一种透波/隐身一体化超材料结构，其特征在于：所述第二层子结构由采用丝网印刷工艺将所述具有特定方阻的浆料印制于所述第一介质层上或第二介质层上制得。4.根据权利要求3所述的一种透波/隐身一体化超材料结构，其特征在于：所述具有特定方阻的电阻浆料形成的周期结构中，所述特定方阻浆料构成正六边形贴片单元，所述正六边形贴片单元采用蜂窝型栅格周期排列，且所述正六边形贴片单元与蜂窝栅格共对称中心。5.根据权利要求1-4所述的一种透波/隐身一体化超材料结构，其特征在于：所述FSS微结构为周期排布的金属微结构层，所述金属微结构层通过粘接等方式复合在所述第二介质层上。6.根据权利要求5所述的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：樊君，张春波，杨帆，阳开华，丛琳，兰天，
申请(专利权)人：航天特种材料及工艺技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11