一种双频点电磁特征主动电可调的动态伪装超表面制造技术

本发明专利技术公开了一种双频点电磁特征主动电可调的动态伪装超表面。该动态伪装超表面包括多个动态伪装超表面单元，每个单元包括上介质层、电阻层和下介质层；上介质层的上表面设置有带缺口圆环、变形的耶路撒冷十字架和PIN二极管，带缺口圆环包括两个对称设置的第一缺口，变形的耶路撒冷十字架设置于带缺口圆环的内部，且四根支架上分别设置一个第二缺口，所述两个第一缺口设置于相邻两个支架的中间位置；每个第一、第二缺口对应的位置分别设置一个PIN二极管；所述电阻层的上表面设置有电阻薄膜，下介质层的下表面为金属板。本发明专利技术能够通过FPGA对动态伪装超表面阵列进行调控实现RCS的快速变化，且具有工艺简单、成本低、重量轻的优点。

A dynamic camouflage hypersurface with dual frequency electromagnetic characteristics and active electric adjustment

The invention discloses a dynamic camouflage super surface with dual frequency electromagnetic characteristics and active electric adjustment. The dynamic camouflage hypersurface includes a plurality of dynamic camouflage hypersurface units, each of which includes an upper medium layer, a resistance layer and a lower medium layer; the upper surface of the upper medium layer is provided with a notched ring, a deformed Jerusalem cross and a pin diode, the notched ring includes two first notches symmetrically arranged, and the deformed Jerusalem cross is arranged inside the notched ring, And a second gap is respectively arranged on the four supports, and the two first gaps are arranged in the middle of the adjacent two supports; a pin diode is respectively arranged at the corresponding position of each first and second gap; the upper surface of the resistance layer is provided with a resistance film, and the lower surface of the lower medium layer is a metal plate. The invention can adjust and control the dynamic camouflage super surface array by FPGA to realize the rapid change of RCS, and has the advantages of simple process, low cost and light weight.

【技术实现步骤摘要】
一种双频点电磁特征主动电可调的动态伪装超表面
本专利技术属于电磁功能材料
，特别是一种双频点电磁特征主动电可调的动态伪装超表面。
技术介绍
在微波波段的电磁识别中，目标的电磁特征是目标的电磁波散射、反射、绕射信号的综合体现，反映了目标的几何外形、材料组分、运动情况等特性，因此是S(2-4GHz)、C(4-8GHz)、X(8-12GHz)、Ka(12-18GHz)等各波段雷达用来探测、追踪、识别目标的重要依据。现代战争中，由于探测技术和精确制导武器越来越先进，侦查手段多、范围广、技术高，为了隐真求存，电磁伪装技术由此得到了飞速的发展。电磁伪装技术可有效地改变作战平台的可探测的特征信号，提高作战平台的效能，提高目标的生存能力，在现代军事中具有巨大战术价值和战略威慑作用。然而传统的被动电磁隐身与伪装技术，仅具有单一的电磁特征，已经难以满足现代装备工程应用需求。研究具有多频段、主动可调的电磁特征具有重要的意义。Ghosh,S.等(GhoshS,SrivastavaK.Polarization-InsensitiveDual-BandSwitchableAbsorberwithIndependentSwitching[J].IEEEAntennasandWirelessPropagationLetters,2017:1-1.)提出了一种主动调控的单元设计方法，但是该设计无法实现每个单元单独调控，只能实现一排一排的调控，使得电磁特征浮动范围有一定的局限性。李猛猛等(李猛猛，孙龙，陈如山，丁大志等.一种基于幅度可调谐电控吸波超表面，CN108682962A.2018.)提出了一种幅度可调谐电控吸波超表面，解决了电磁特征浮动范围的问题，但是该设计仅仅局限于单频段的调控，无法实现双频段的调控。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种结构简单、易于加工的双频点电磁特征主动电可调的动态伪装超表面。实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种双频点电磁特征主动电可调的动态伪装超表面，包括多个动态伪装超表面单元，且各个动态伪装超表面单元周期性地排列在介质基板上构成阵列，所述每个动态伪装超表面单元包括由上到下依次设置的上介质层、电阻层和下介质层；所述上介质层的上表面设置有带缺口圆环、变形的耶路撒冷十字架和PIN二极管，带缺口圆环包括两个对称设置的第一缺口，变形的耶路撒冷十字架设置于带缺口圆环的内部，且四根支架上分别设置一个第二缺口，形成四个对称分布的第二缺口，所述两个第一缺口分别设置于相邻两个支架的中间位置；每个第一缺口、第二缺口对应的位置分别设置一个PIN二极管；所述变形的耶路撒冷十字架中心位于带缺口圆环的圆心位置，且该圆心位置设置第一金属过孔，带缺口圆环上设置第二、第三金属过孔，该两个金属过孔所在直线垂直于两个第一缺口所在直线；所述电阻层的上表面设置有电阻薄膜；所述下介质层的下表面为金属板。进一步地，所述的双频点电磁特征主动电可调的动态伪装超表面，沿着圆环上第三金属过孔向外且与圆环相切的方向设置延伸结构，且该延伸结构的末端与LED二极管的一端连接，LED二极管的另一端设置第四金属过孔，第三、第四金属过孔用于导通LED二极管。进一步地，所述的双频点电磁特征主动电可调的动态伪装超表面，所述动态伪装超表面单元的结构周期为25mm，圆环外半径r为12.3mm，圆环宽度为1.3mm，金属过孔半径为0.5mm，圆环上的第一缺口宽度g为1.7mm。进一步地，所述的双频点电磁特征主动电可调的动态伪装超表面，所述延伸结构从第三金属通孔中心至LED二极管的距离d为10.2mm，第三金属过孔中心、第四金属过孔中心之间的距离c为11.65mm，LED二极管用于观测对应动态伪装超表面单元的调控状态。进一步地，所述的双频点电磁特征主动电可调的动态伪装超表面，所述变形的耶路撒冷十字架，具体为：在耶路撒冷十字架上设置凹槽，用于增加十字架的有效电长度，从而实现谐振点的调控；所述十字架臂长l＝10.2mm，臂宽p＝1mm，十字架上的第二缺口距变形的耶路撒冷十字架中心的长度m为8mm，第二缺口宽度g为1.7mm；所述凹槽距变形的耶路撒冷十字架中心的距离e＝5mm，凹槽外侧边线高度n＝1.7mm、宽度f＝2.5mm。进一步地，所述的双频点电磁特征主动电可调的动态伪装超表面，所述上介质层的厚度为4.8mm，电阻层的厚度为0.5mm，下介质层的厚度为2mm。进一步地，所述的双频点电磁特征主动电可调的动态伪装超表面，所述上介质层和下介质层的介电常数都为4.3，损耗角正切值为0.02，中间电阻层的介电常数为4.72。进一步地，所述的双频点电磁特征主动电可调的动态伪装超表面，所述电阻层上表面电阻薄膜的阻值50Ω。进一步地，所述的双频点电磁特征主动电可调的动态伪装超表面，通过FPGA对每个动态伪装超表面单元加载不同的偏置电压进行单独调控，从而使得动态伪装超表面单元阵列具有设定的排列顺序，实现对目标雷达散射截面的动态调控。本专利技术与现有技术相比，其显著优点为：(1)通过FPGA对一块动态伪装超表面上所有单元进行单独调控，实现不同的编码组合，从而实现铺覆该阵列结构后目标RCS特性的大幅度变化；(2)能够实现S(2-4GHz)、X(8-12GHz)两个频段的雷达散射截面的动态调控效果；(3)具有易于加工、容易实现的优点，易于运用印刷电路技术进行大批量生产。附图说明图1是本专利技术双频点电磁特征主动电可调的动态伪装超表面的单元结构示意图，其中(a)为右视图，(b)为俯视图，(c)为带缺口圆环部分的结构图，(d)为变形的耶路撒冷十字架的结构图。图2是本专利技术实施例中PIN二极管呈现断开状态时改变交叉十字的臂长L所对应单元的反射系数的变化曲线图。图3是本专利技术实施例中PIN二极管呈现导通状态时改变交叉十字的臂长L所对应单元的反射系数的变化曲线图。图4是本专利技术实施例中16×16双频点电磁特征主动电可调的动态伪装超表面阵列的结构示意图。图5是本专利技术实施例中PIN二极管呈现断开与导通两种状态时动态伪装超表面单元对应的反射系数曲线图。图6是本专利技术实施例中3.5GHz时，对应于PIN二极管呈现全部断开状态时，动态伪装超表面阵列和相同大小金属平板的仿真结果对比图。图7是本专利技术实施例中3.5GHz时，对应于PIN二极管呈现全部导通状态时，动态伪装超表面阵列和相同大小金属平板仿真对比结果。图8是本专利技术实施例中3.5GHz时，对应于PIN二极管呈现部分导通部分断开状态时，动态伪装超表面阵列和相同大小金属平板的仿真结果对比图。图9是本专利技术实施例中10.5GHz时，对应于PIN二极管呈现全部断开状态时，电控吸波超表面阵列和相同大小金属平板的仿真结果对比图。图10是本专利技术实施例中10.5GHz时，对应于PIN二极管呈现全部导通状态时，电控吸波超表面阵列和相同大小金属平板的仿真结果对比图。图11是本专利技术实施例中实际加工的双频点电磁特征主动电可调本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双频点电磁特征主动电可调的动态伪装超表面，其特征在于，包括多个动态伪装超表面单元，且各个动态伪装超表面单元周期性地排列在介质基板上构成阵列，所述每个动态伪装超表面单元包括由上到下依次设置的上介质层(1)、电阻层(2)和下介质层(3)；/n所述上介质层(1)的上表面设置有带缺口圆环、变形的耶路撒冷十字架(11)和PIN二极管，带缺口圆环包括两个对称设置的第一缺口，变形的耶路撒冷十字架(11)设置于带缺口圆环的内部，且四根支架上分别设置一个第二缺口，形成四个对称分布的第二缺口，所述两个第一缺口分别设置于相邻两个支架的中间位置；每个第一缺口、第二缺口对应的位置分别设置一个PIN二极管；所述变形的耶路撒冷十字架(11)中心位于带缺口圆环的圆心位置，且该圆心位置设置第一金属过孔，带缺口圆环上设置第二、第三金属过孔，该两个金属过孔所在直线垂直于两个第一缺口所在直线；/n所述电阻层(2)的上表面设置有电阻薄膜(12)；/n所述下介质层(3)的下表面为金属板(33)。/n

【技术特征摘要】
1.一种双频点电磁特征主动电可调的动态伪装超表面，其特征在于，包括多个动态伪装超表面单元，且各个动态伪装超表面单元周期性地排列在介质基板上构成阵列，所述每个动态伪装超表面单元包括由上到下依次设置的上介质层(1)、电阻层(2)和下介质层(3)；
所述上介质层(1)的上表面设置有带缺口圆环、变形的耶路撒冷十字架(11)和PIN二极管，带缺口圆环包括两个对称设置的第一缺口，变形的耶路撒冷十字架(11)设置于带缺口圆环的内部，且四根支架上分别设置一个第二缺口，形成四个对称分布的第二缺口，所述两个第一缺口分别设置于相邻两个支架的中间位置；每个第一缺口、第二缺口对应的位置分别设置一个PIN二极管；所述变形的耶路撒冷十字架(11)中心位于带缺口圆环的圆心位置，且该圆心位置设置第一金属过孔，带缺口圆环上设置第二、第三金属过孔，该两个金属过孔所在直线垂直于两个第一缺口所在直线；
所述电阻层(2)的上表面设置有电阻薄膜(12)；
所述下介质层(3)的下表面为金属板(33)。


2.根据权利要求1所述的双频点电磁特征主动电可调的动态伪装超表面，其特征在于，沿着圆环上第三金属过孔向外且与圆环相切的方向设置延伸结构，且该延伸结构的末端与LED二极管的一端连接，LED二极管的另一端设置第四金属过孔，第三、第四金属过孔用于导通LED二极管。


3.根据权利要求2所述的双频点电磁特征主动电可调的动态伪装超表面，其特征在于，所述动态伪装超表面单元的结构周期为25mm，圆环外半径r为12.3mm，圆环宽度为1.3mm，金属过孔半径为0.5mm，圆环上的第一缺口宽度g为1.7mm。


4.根据权利要求2或3所述的双频点电磁特征主动电可调的动态伪装超表面...

【专利技术属性】
技术研发人员：李猛猛，周仕浩，陈如山，李帅帅，胡燕萌，周全恩，刘照熹，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32