本发明专利技术实施例公开了一种基于磁性可重构频率选择吸收器的雷达散射截面可重构的螺旋天线，涉及雷达隐身领域，能够有效兼顾天线的带外隐身性能和带内雷达散射大小。本发明专利技术包括：宽带螺旋天线辐射体(1)与金属地板(6)连接形成共用金属地的关系。宽带螺旋天线辐射体(1)垂直于磁性可重构频率选择吸收器且位于其正中间。所述天线的整体结构设计可通过改变(2)中PIN二级管的通断状态实现天线整体雷达散射截面的切换，达到隐身状态切换的目的。整体结构设计实现了天线的低散射、雷达散射截面可重构性能，同时满足良好的阻抗匹配以及天线辐射性能要求。辐射性能要求。辐射性能要求。
【技术实现步骤摘要】
基于磁性可重构频率选择吸收器的雷达散射截面可重构天线
[0001]本专利技术涉及雷达隐身领域，尤其涉及一种基于磁性可重构频率选择吸收器的雷达散射截面可重构的螺旋天线。
技术介绍
[0002]隐身技术研究的关键技术方面是如何成功地最小化雷达散射截面。随着隐身技术的进步，来自几个国家的学者提出了许多降低雷达散射截面的策略。电磁吸收材料、目标形状设计、被动抵消技术和主动抵消技术等是基本策略。这些方法主要用于没有天线的平台。然而，在实际工程应用中，天线系统作为与外界通信的重要设备，在某些特定角度会表现出强烈的电磁散射，成为系统的重要雷达散射截面源。因此，如何降低天线的雷达散射截面成为实现目标系统隐身的关键部分。作为通信的核心部件，天线的主要作用是有效地发射和接收电磁波。天线很容易散射易被探测到的电磁波。
[0003]随着科学技术的发展，如何有效地降低天线的散射已成为工程实际中迫切需要解决的问题。在天线上加载吸收材料或分布电阻，将相反的电磁波能量转化为热能，是降低天线雷达散射截面的早期方法，这种方法在降低天线雷达散射截面方面更有效，但对天线的辐射特性有巨大影响。形状设计技术是在保证天线正常工作的同时降低天线雷达散射截面的最直接方法。
[0004]因此，如何有效兼顾天线的带外隐身性能和带内雷达散射大小，成为了需要研究的问题。
技术实现思路
[0005]本专利技术的实施例提供一种基于磁性可重构频率选择吸收器的雷达散射截面可重构的螺旋天线，能够有效兼顾天线的带外隐身性能和带内雷达散射大小。
[0006]为达到上述目的，本专利技术的实施例采用如下技术方案：
[0007]宽带螺旋天线辐射体(1)、可切换带阻型频率选择结构层(2)、介质基板(3)、空气间隔层(4)、宽带磁性吸波材料层(5)和金属地板(6)；其中，按照从上至下的层级顺序，可切换带阻型频率选择结构层(2)、介质基板(3)、空气间隔层(4)、宽带磁性吸波材料层(5)和金属地板(6)组成所述磁性可重构频率选择吸收器；宽带螺旋天线辐射体(1)垂直于所述磁性可重构频率选择吸收器且位于所述磁性可重构频率选择吸收器的正中间，其中，在可切换带阻型频率选择结构层(2)的中心位置开设有孔洞，从孔洞中暴露出介质基板(3)的一部分，宽带螺旋天线辐射体(1)穿过所述孔洞并连接在介质基板(3)上；可切换带阻型频率选择结构层(2)中安装有PIN二级管。
[0008]宽带螺旋天线辐射体(1)的直径为D＝8mm，线圈的内径为r＝0.63mm。宽带螺旋天线辐射体(1)的相邻的两个线圈的间距为h＝12mm，所述螺旋天线的螺旋角约为15
°
；宽带螺旋天线辐射体(1)以顺时针方向绕离可切换带阻型频率选择结构层(2)。宽带螺旋天线辐射体(1)的底部的最后一个线圈的末端，连接一段竖直部分的一端，所述竖直部分的另一端穿
过所述孔洞并连接介质基板(3)；阻抗匹配线一端连接在所述竖直部分的底端，另一端连接在宽带螺旋天线辐射体(1)上，其中，以竖直部分最高点为z轴零点，则所述阻抗匹配线与所述竖直部分的连接点的z轴坐标Zmin＝
‑
2.0mm，所述阻抗匹配线与所述宽带螺旋天线辐射体(1)的连接点的z轴坐标Zmax＝3mm。所述竖直部分，从坐标Zmin继续向下延伸3.2mm并透过介质基板(3)。
[0009]可切换带阻型频率选择结构层(2)的厚度t1＝0.25mm，材料为F4B基板；在可切换带阻型频率选择结构层(2)的上表面打印有金属图案；其中，所述金属图案为：两个同心的金属方环，内环的边长l1＝1.0mm，外环的边长l2＝2.0mm。
[0010]金属方环的外环作为外回路，可切换带阻型频率选择结构层(2)上表面延伸出的两个垂直金属臂和下表面延伸出的两个水平金属臂，分别通过各自的引脚二极管(PIN二极管)和电阻连接到所述外回路的侧面；其中，每条垂直金属臂和每条水平金属臂的宽度，都为w＝0.5mm，长度也都为l3＝8.5mm，引脚二极管和电阻安装后作为金属臂接入所述外回路的接入端，所述外回路的接入端的总长度为l4＝2.5mm。
[0011]介质基板(3)的厚度t2＝2.0mm，空气间隔层(4)的厚度ta＝6.0mm；宽带磁性吸波材料层(5)和金属地板(6)的厚度相同，均为tab＝3.2mm，宽带磁性吸波材料层(5)采用由具有磁损耗特性的磁性材料FGM
‑
125制成，和金属地板(6)采用金属材料制成，金属材料包括铜或铝。
[0012]在空气间隔层(4)中填充介电常数εr＝1.05且损耗角正切tanδ＝0.005的聚甲基丙烯酰亚胺(PMI)泡沫。
[0013]本专利技术实施例提供的基于磁性可重构频率选择吸收器的雷达散射截面可重构的螺旋天线，宽带螺旋天线辐射体(1)与金属地板(6)连接形成共用金属地的关系。宽带螺旋天线辐射体(1)垂直于磁性可重构频率选择吸收器且位于其正中间。所述天线的整体结构设计可通过改变(2)中PIN二级管的通断状态实现天线整体雷达散射截面的切换，达到隐身状态切换的目的。整体结构设计实现了天线的低散射、雷达散射截面可重构性能，同时满足良好的阻抗匹配以及天线辐射性能要求。由于采用反射式频率选择性吸收器代替天线的金属接地，实现了天线的雷达散射截面切换，同时保持了原螺旋天线的增益、轴比等特性，同时实现了带内和带外雷达散射截面的降低，使天线具有隐身和通信切换的能力。本实施例的优点在于，采用反射式频率选择性吸收器代替天线的金属接地，可以实现从带内反射和带外吸收响应到宽带吸收响应的开关电磁特性，使天线具有隐身状态切换的能力，从而可以兼顾天线的带外隐身性能。通过设计由可切换电阻单元和磁色散元件组成的天线，由于天线单元的均匀反射特性，散射增益是固定的，通过控制偏置电压可以改变天线的辐射方向图，可以实现具有正常辐射性能的可重构低散射天线。
附图说明
[0014]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅为本专利技术实施例提供的的一些实施例，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它的附图。
[0015]图1a、图1b为本专利技术实施例提供的磁性可重构频率选择吸收器的几何结构；
[0016]图2为本专利技术实施例提供的磁性可重构频率选择吸收器的可切换带阻型频率选择结构层的顶视图；
[0017]图3为本专利技术实施例提供的磁性可重构频率选择吸收器的可切换带阻型频率选择结构层的底视图；
[0018]图4为本专利技术实施例提供的基于磁性可重构频率选择吸收器的雷达散射截面可重构的螺旋天线的宽带螺旋天线辐射体的几何结构和阻抗匹配线设计；
[0019]图5为本专利技术实施例提供的基于磁性可重构频率选择吸收器的雷达散射截面可重构的螺旋天线的宽带螺旋天线辐射体的轴比；
[0020]图6为本专利技术实施例提供的基于磁性可重构频率选择吸收器的雷达散射截面可重构的螺旋天线的E面辐射方向图；
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于磁性可重构频率选择吸收器的雷达散射截面可重构的螺旋天线，其特征在于，包括：宽带螺旋天线辐射体(1)、可切换带阻型频率选择结构层(2)、介质基板(3)、空气间隔层(4)、宽带磁性吸波材料层(5)和金属地板(6)；其中，按照从上至下的层级顺序，可切换带阻型频率选择结构层(2)、介质基板(3)、空气间隔层(4)、宽带磁性吸波材料层(5)和金属地板(6)组成所述磁性可重构频率选择吸收器；宽带螺旋天线辐射体(1)垂直于所述磁性可重构频率选择吸收器且位于所述磁性可重构频率选择吸收器的正中间，其中，在可切换带阻型频率选择结构层(2)的中心位置开设有孔洞，从孔洞中暴露出介质基板(3)的一部分，宽带螺旋天线辐射体(1)穿过所述孔洞并连接在介质基板(3)上；可切换带阻型频率选择结构层(2)中安装有PIN二级管。2.根据权利要求1所述的基于磁性可重构频率选择吸收器的雷达散射截面可重构的螺旋天线，其特征在于，宽带螺旋天线辐射体(1)的直径为D＝8mm，线圈的内径为r＝0.63mm。宽带螺旋天线辐射体(1)的相邻的两个线圈的间距为h＝12mm，所述螺旋天线的螺旋角约为15
°
；宽带螺旋天线辐射体(1)以顺时针方向绕离可切换带阻型频率选择结构层(2)。3.根据权利要求2所述的基于磁性可重构频率选择吸收器的雷达散射截面可重构的螺旋天线，其特征在于，宽带螺旋天线辐射体(1)的底部的最后一个线圈的末端，连接一段竖直部分的一端，所述竖直部分的另一端穿过所述孔洞并连接介质基板(3)；阻抗匹配线一端连接在所述竖直部分的底端，另一端连接在宽带螺旋天线辐射体(1)上，其中，以竖直部分最高点为z轴零点，则所述阻抗匹配线与所述竖直部分的连接点的z轴坐标Zmin＝
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2.0mm，所述阻抗匹配线与所述宽带螺旋天线辐射体(1)的连接点的z轴坐标Zmax＝3mm。4.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：姜顺流，余广源，曹祖威，王贺，邹余坤，孔祥鲲，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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