基于风车形结构的具有带内宽通带的小型化宽角度吸波体制造技术

本发明专利技术公开了基于风车形结构的具有带内宽通带的小型化宽角度吸波体，包括若干周期性排列的频率选择吸波体单元，频率选择吸波体单元包括由空气层隔开的有损耗层和无损耗层；在电磁波入射方向上，有损耗层依次包括第一金属吸波层和第一介质层，无损耗层依次包括第二金属层、第二介质层、第三金属层、第三介质层和第四金属层；第一金属吸波层包括平面旋转对称的四组L型金属臂结构，四组L型金属臂结构分别为风车形结构的四组风车枝节，且四组L型金属臂结构均分别通过第一集总电阻连接到中心点。本发明专利技术吸波体结构简单、易于加工、成本低廉，并且实现小型化、宽带、宽角度高透波与吸波一体化，可用于现代化雷达通信电磁隐身。可用于现代化雷达通信电磁隐身。可用于现代化雷达通信电磁隐身。

【技术实现步骤摘要】
基于风车形结构的具有带内宽通带的小型化宽角度吸波体


[0001]本专利技术涉及频率选择吸波体，特别是涉及一种基于风车形结构的具有带内宽通带的小型化宽角度吸波体，可应用于雷达和通信系统的电磁隐身。

技术介绍

[0002]在现代高技术战争当中，雷达技术仍然是迄今为止，飞行器等武器平台最大的威胁和最有效的探测手段；在各种武器平台上正发挥着越来越重要的作用。而雷达罩的主要功能则是在保证雷达主要的探测性能的前提下，保护罩内的天线系统免受灰尘、雨水、雷电等外界环境的干扰，保护罩内的天线系统；同时雷达罩作为飞行器平台外形的组成部分，还起到维持气动外形的作用。除此之外，雷达罩还具有频率选择作用，可以减少天线系统的雷达散射截面。
[0003]随着无线电技术和雷达探测技术的高速发展，传统的武器平台已经无法满足现代军事领域的作战需求，于是隐身技术作为提高武器作战和生存能力的有效方法得到了广泛的关注。隐身技术也称为“低可探测技术”，雷达散射截面(Radar Cross Section,RCS)这一概念则是雷达隐身技术中的重点，而天线作为作战武器平台中必不可少的外部设备，如何实现天线雷达散射截面的减缩成为了近些年研究的热点。天线作为一种特殊的散射体需要满足特定的辐射特性，如何在保证天线正常工作的同时实现其低可探测性成为关键。实现天线RCS减缩的隐身技术有多种，而加载频率选择表面便是其中之一。频率选择表面是一种人造材料，其具有自然界天然材料所不具备的电磁调制特性，而频率选择吸波体作为其中一种，是利用超材料设计出具有吸波性能的结构。频率选择吸波体克服了传统吸波材料的缺点，实现了更优异的性能，因此具有广泛的应用前景。
[0004]目前，由于二维频率选择吸波体实用性强得到广泛研究，然而在很多方面仍存在缺陷，如：小型化、宽角度稳定、高选择性、宽通带和宽吸波带。

技术实现思路

[0005]专利技术目的：本专利技术的目的是提供一种基于风车形结构的中频宽带透波、高频和低频宽带吸波的小型化宽角度吸波体。
[0006]技术方案：本专利技术公开了基于风车形结构的具有带内宽通带的小型化宽角度吸波体，包括若干周期性排列的频率选择吸波体单元，频率选择吸波体单元包括由空气层隔开的有损耗层和无损耗层；在电磁波入射方向上，有损耗层依次包括第一金属吸波层和第一介质层，无损耗层依次包括第二金属层、第二介质层、第三金属层、第三介质层和第四金属层；第一金属吸波层包括平面旋转对称的四组L型金属臂结构，四组L型金属臂结构分别为风车形结构的四组风车枝节，且四组L型金属臂结构均分别通过第一集总电阻连接到中心点。该吸波体的四个金属层均为二维结构，与传统二维吸波体相比，具有结构简单且小型化、通带宽且矩形系数高、高频和低频吸波带宽、宽角度入射稳定性好，更容易满足设计需求。无损耗层在该吸波体的高频和低频吸波带上为上层有损耗层起到金属“接地”的作用。L
型金属臂结构采用的L型弯折线技术用于实现吸波体的小型化设计。
[0007]优选的，每组风车枝节均包括两条长度不同的L型分形结构，长L型分形结构上加载有第二集总电阻，短L型分形结构与长L型分形结构连接后再通过第一集总电阻连接到十字中心点。该长L型分形结构上加载的第二集总电阻实现在宽角度入射时保持吸波体的通带性能。
[0008]优选的，四个第一集总电阻的阻值相同，四个第二集总电阻的阻值相同，且第一集总电阻阻值大于第二集总电阻阻值。
[0009]优选的，第二金属层第四金属层形状大小相同，均由金属贴片构成。
[0010]优选的，第三金属层由方环形金属贴片构成。
[0011]优选的，第二介质层与第三介质层采用的介质相同且介质介电常数小于第一介质层介质的介电常数，第二介质层与第三介质层厚度相同且厚度大于第一介质层的厚度，三层介质层的周期大小均相同。
[0012]优选的，空气层用于阻抗匹配。空气层位于有损耗吸波层和频率选择表面无损耗层之间，控制有损耗吸波层和频率选择表面无损耗层的距离用于空气阻抗匹配。
[0013]有益效果：与现有技术相比，本专利技术的吸波体是一种基于风车形结构的中频宽带透波、高频和低频宽带吸波的小型化宽角度吸波体，通过简单风车形二维结构的第一金属层与第一介质层构成的损耗层对高频和低频电磁波宽频带、宽角度吸收，无损耗层在中频段形成宽通带对电磁波进行低损耗、宽频透射，第一金属层长L型枝节加载的集总电阻为吸波体的通带实现宽角度入射角度稳定性，相比现有的技术结构更简单、更小型化、加工更容易、成本更低，对极化不敏感，并且能够实现中频宽通带且选择性高、高频和低频宽带吸波、宽角度入射稳定性好，满足雷达通信电磁隐身的要求。
附图说明
[0014]图1为本专利技术具体实施方式中吸波体的立体图；
[0015]图2为本专利技术具体实施方式中频率选择吸波体单元的拆分结构示意图；
[0016]图3为本专利技术具体实施方式中第一金属层的结构示意图；
[0017]图4为本专利技术具体实施方式中第二、第四金属层的结构示意图；
[0018]图5为本专利技术具体实施方式中第三金属层的结构示意图；
[0019]图6(a)为本专利技术具体实施方式中吸波体在TE极化波正入射时的吸波率、传输系数和反射系数的结果曲线图；
[0020]图6(b)为本专利技术具体实施方式中吸波体在TM极化波正入射时的吸波率、传输系数和反射系数的结果曲线图；
[0021]图7(a)为本专利技术具体实施方式中吸波体在TE极化波大角度入射时的吸波率、传输系数和反射系数的结果曲线图；
[0022]图7(b)为本专利技术具体实施方式中吸波体在TM极化波大角度入射时的吸波率、传输系数和反射系数的结果曲线图。
具体实施方式
[0023]下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。
[0024]本专利技术的吸波体为一种基于风车形结构的中频宽带透波、高频和低频宽带吸波的小型化宽角度吸波体，如图1所示，该吸波体为由频率选择吸波体单元周期性排列的立体结构，频率选择吸波体单元包括由空气层3隔开的有损耗层A和无损耗层B。
[0025]如图2所示，频率选择吸波体单元在电磁波入射方向上依次排列为第一金属层1、第一介质层2、空气层3、第二金属层4、第二介质层5、第三金属层6、第三介质层7和第四金属层8。四个金属层均为二维结构，第一金属层1提供吸波和透波，第二、第三和第四金属层为频率通带层，提供透波和吸波带的反射波作用。其中，第一金属层1包括风车形的四组L型金属臂结构，如图3所示，该四组L型金属臂结构分别为风车形结构的四组风车枝节，且为旋转对称结构，四组L型金属臂结构均分别通过第一集总电阻13连接到十字中心点，每组L型金属臂结构均伸出两条长度不同的L型分形结构10、11，在长L型分形结构10上加载有第二集总电阻12，短L型分形结构11与长L型分形结构10连接后再通过第一集总电阻13连接到十字中心点；四个第一集总电阻13阻值均相同，四个第二集总电阻12阻值均相同，并且第一集总电阻13阻值大于第二集总电阻12阻值；四组L型金属本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于风车形结构的具有带内宽通带的小型化宽角度吸波体，其特征在于，包括若干周期性排列的频率选择吸波体单元，频率选择吸波体单元包括由空气层(3)隔开的有损耗层(A)和无损耗层(B)；在电磁波入射方向上，有损耗层(A)依次包括第一金属层(1)和第一介质层(2)，无损耗层(B)依次包括第二金属层(4)、第二介质层(5)、第三金属层(6)、第三介质层(7)和第四金属层(8)；第一金属层(1)包括平面旋转对称的四组L型金属臂结构，四组L型金属臂结构分别为风车形结构的四组风车枝节，且四组L型金属臂结构均分别通过第一集总电阻(13)连接到中心点。2.根据权利要求1所述的基于风车形结构的具有带内宽通带的小型化宽角度吸波体，其特征在于，每组L型金属臂结构均包括两条长度不同的L型分形结构，长L型分形结构(10)上加载有第二集总电阻(12)，短L型分形结构(11)与长L型分形结构(10)连接后再通过第一集总电阻(13)连接到十字中心点。3.根据权利要求2所述的基于风车形结构的具...

【专利技术属性】
技术研发人员：余奇明，张雪伟，刘少斌，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：