一种基于形状记忆合金的高功率微波自适应防护天线罩制造技术

本发明专利技术涉及空间强电磁场防护技术领域，具体涉及一种基于形状记忆合金的高功率微波自适应防护天线罩。一种基于形状记忆合金的高功率微波自适应防护天线罩，天线罩的内表面设置有自适应防护表面，自适应防护表面由入射电磁波功率检测器、控制芯片、金属结构层和介质基板组成，所述入射电磁波功率检测器和控制芯片之间通过信号传输线连接，所述控制芯片和金属结构层之间通过信号传输线连接，所述金属结构层设置于介质基板上。所述金属结构层包括形状记忆合金和普通金属。本发明专利技术通过形状记忆合金的变形实现目标频段内电磁波的全反射和全透射的切换。通过设定高功率微波阈值，电磁波功率检测装置，可实现任意功率电磁波入射下透射和反射的切换。和反射的切换。和反射的切换。

【技术实现步骤摘要】
一种基于形状记忆合金的高功率微波自适应防护天线罩


[0001]本专利技术涉及空间强电磁场防护
，具体涉及一种基于形状记忆合金的高功率微波自适应防护天线罩。

技术介绍

[0002]高功率微波武器(High PowerMicrowave Weapon，HPMW)是新型的定向能武器之一，其特征是将高功率微波源产生的高功率微波(功率＞100MW，频率在1～300GHz)经高增益定向天线向空间发射，形成功率高、能量集中且具有方向性的微波射束，构成一种新型的破坏杀伤因素。
[0003]HPMW得到世界其他各国尤其是欧美发达国家的高度重视。HPMW频率高、功率大，对雷达、导弹、隐身飞行器、以及电子系统等各类武器装备的干扰和损害极大，也能杀伤作战人员。研究在HPMW攻击下提高生存能力以及增强防护能力的高功率微波防护装置对于保护武器装备的安全具有重要意义。
[0004]天线罩是保护天线系统免受外部环境影响的结构物。它在电气性能上可实现选择性透过不同频率电磁波，机械性能上能经受外部恶劣环境的作用。但是传统的天线罩不能实现对高功率微波的防护，不能实现对不同功率电磁波的选择性透过。而且，基于形状记忆合金的高功率微波自适应的天线罩仍然存在以下问题：
[0005]1.基于能量选择表面的电磁防护技术
[0006]能量选择表面是一种通过在电磁结构中加载有源器件的电磁防护手段，具有电磁环境自适应特性。其中，有源器件的状态随入射电磁波功率非线性变化。它从感应空间电磁波功率出发，以空间电磁波能量作为激励源，实时地改变材料的电磁特性或结构的阻抗特性，继而改变能量选择表面对电磁波的传输特性，最终决定空间电磁分布。简而言之，能量选择表面是一个入射电磁波功率限幅器，可实现低功率电磁波传输的特性。典型的能量选择表面具有周期结构，每个周期单元由金属贴片与加载的二极管组成。从理论上讲，对于理想的能量选择表面，通过调整金属贴片结构、二极管加载的位置等可以实现任意频带的电磁防护。但是，能量选择表面由于引入有源器件，通常面临，工作带宽窄、插入损耗大、耐受功率低等缺点。
[0007]2.能量吸收方法和技术
[0008]如波导等离子体限幅方法、加载吸波器等方法，这些方法需要吸收入射波能量，从而使得进入系统的电磁波不会对系统产生影响。但是，高功率微波能量吸收后转化为热能，影响设备的正常工作。

技术实现思路

[0009]针对上述存在的技术问题，本专利技术提出了一种基于形状记忆合金的高功率微波自适应防护天线罩，形状记忆合金(Shape MemoryAlloy，SMA)具有形状记忆和超弹性效应，这种独特效应的起源在于无扩散的固态相变。SMA会分成两个相，根据温度的不同具有不同的
晶体结构。温度较高的相称为立方奥氏体相，温度较低的相称为单斜马氏体相。这些材料可以经历从立方奥氏体到单斜马氏体的热弹性马氏体相变，并且这种相变是可逆的。SMA温度可控，可以通过电压加热进行调制。传统的高功率防护大多是通过加载与入射电磁波功率相关的非线性二极管实现的。本专利技术突出技术效果在于可以拓展功率防护的带宽，并能够实现自适应的防护，提高响应速度。本专利技术通过形状记忆合金的变形实现目标频段内电磁波的全反射和全透射的切换。通过设定高功率微波阈值，电磁波功率检测装置，可实现任意功率电磁波入射下透射和反射的切换，进而通过复合自适应防护表面，在保持良好的机械性能和电气性能的同时可以实现高功率电磁波入射下的防护。
[0010]为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下：
[0011]一种基于形状记忆合金的高功率微波自适应防护天线罩，由入射电磁波功率检测器、控制芯片、金属结构层和介质基板组成，所述入射电磁波功率检测器和控制芯片之间通过信号传输线连接，所述控制芯片和金属结构层之间通过信号传输线连接，所述金属结构层设置于介质基板上。
[0012]优选的，所述金属结构层由金属结构单元周期性重复排列组成，所述金属结构单元包括形状记忆合金和普通金属，所述介质基板由金属结构单元介质层组成，所述普通金属刻蚀在金属结构单元介质层上，形状记忆合金焊接在金属结构单元介质层上。
[0013]优选的，工作原理为：
[0014]记忆合金的状态受入射信号功率的控制，当低功率电磁波入射时，由于检测功率小于阈值功率，形状记忆合金处于弯曲状态，工作频率介于f1‑
f2的电磁波入射时，高功率微波自适应防护表面表现为透射，并且具有低插入损耗；
[0015]当高功率电磁波入射时，检测功率大于阈值功率，形状记忆合金完全展平，此时，高功率微波自适应防护表面在宽频带内表现为全反射，能够很好地保护内部设备器件。
[0016]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0017]1.与现有通过加载二极管的能量选择表面相比，本申请利用形状记忆合金变形实现的高功率微波防护表面不仅提高了工作频带的频率，而且在拓宽了防护带宽的基础上保持了屏蔽效能，提高了防护效果；所实现的高功率微波防护装置可以传输6.5GHz
‑
7.5GHz的工作信号，插入损耗低于1dB，同时可以反射整个频段内的高功率微波，屏蔽效能大于20dB。
[0018]2.当入射电磁波功率过高会直接破坏传统防护手段中的有源器件，如二极管等。选用形状记忆合金，其工作温度高，能够耐受极高功率电磁波入射而不被破坏。因此，本专利技术所提出的高功率微波防护表面具有极高的耐受功率。
[0019]3.采用本专利技术的自适应防护表面后，可以在不影响天线正常工作的前提下，保护天线不受高功率微波破坏。当高功率微波入射时，自适应防护表面处于反射状态，完全反射入射的高功率微波；当天线正常工作时，自适应防护表面处于透射状态，具有极低的插入损耗。在保持良好的机械性能和电气性能的同时可以实现高功率电磁波入射下的防护。
附图说明
[0020]附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。
[0021]在附图中：
[0022]图1中A为本专利技术低功率电磁波入射时，形状记忆合金处于弯曲状态图；B为本专利技术高功率电磁波入射时，形状记忆合金处于展平状态图；
[0023]图2中A为本专利技术低功率电磁波入射时，形状记忆合金单元处于弯曲状态图；B为本专利技术高功率电磁波入射时，形状记忆合金单元处于展平状态图；
[0024]图3为y极化电磁波入射时，透射状态和反射状态下的透射率；
[0025]图4为y极化电磁波入射时，透射状态和反射状态下的透射率；
[0026]图5为自适应防护表面和天线罩的示意图。
[0027]其中，1.入射电磁波功率检测器，2.控制芯片，3.信号线，4.金属结构层，5.介质基板，6.形状记忆合金，7.普通金属，8.金属结构单元介质层。
具体实施方式
[0028]以下结合附图对本专利技术的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限定本发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于形状记忆合金的高功率微波自适应防护天线罩，包括天线罩，其特征在于：所述天线罩的内表面设置有自适应防护表面，自适应防护表面由入射电磁波功率检测器(1)、控制芯片(2)、金属结构层(4)和介质基板(5)组成，所述入射电磁波功率检测器(1)和控制芯片(2)之间通过信号传输线(3)连接，所述控制芯片(2)和金属结构层(4)之间通过信号传输线(3)连接，所述金属结构层(4)设置于介质基板(5)上。2.根据权利要求1所述的一种基于形状记忆合金的高功率微波自适应防护天线罩，其特征在于：所述金属结构层(4)由金属结构单元周期性重复排列组成，所述金属结构单元包括形状记忆合金(6)和普通金属(7)，所述介质基板(5...

【专利技术属性】
技术研发人员：李勇峰，蒋李鑫，朱志标，秦喆，郑麟，闫明宝，屈绍波，
申请(专利权)人：中国人民解放军空军工程大学，
类型：发明
国别省市：