一种双极化超薄A-T-A电磁超材料及其天线罩、天线系统技术方案

一种双极化超薄A

【技术实现步骤摘要】
一种双极化超薄A
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T
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A电磁超材料及其天线罩、天线系统


[0001]本专利技术涉及电磁超材料
，具体涉及一种双极化超薄A
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T
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A电磁超材料及其天线罩、天线系统。

技术介绍

[0002]在雷达通信系统天线罩应用领域中，对宽带电磁透明且带外实现隐身的天线罩具有明确的需求。这类天线罩可用同时具有透波和吸波功能的吸波
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透波
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吸波(Absorptive
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Transparent
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Absorptive,A
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T
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A)电磁超材料进行实现。目前，A
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T
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A电磁超材料的主流设计是通过透波屏和吸波屏相隔四分之一空气间距实现的。在吸波频段内，透波屏的电磁特性等效为一个金属反射屏。当电磁波入射时，透波屏把该波反射回来。在透波屏前四分之一波长处，入射波和反射波同相叠加，能量最大，正好被该处的吸波屏吸收。在透波频段内，透波屏和吸波屏的等效电路均类似于并联LC谐振电路，因为对于电磁波来说该结构是开路的，不吸收电磁波，即电磁波能顺利通过该A
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T
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A超材料。该类A
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T
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A超材料的透波频带较窄，且受到四分之一波长空气间隔的限制，很难实现超薄、低剖面和易共形。不能满足宽带电磁透明、带外电磁隐身的异形天线罩的实际工程应用需求。
专利
技术实现思路

[0003]本专利技术的目的就是要解决现有技术的不足，提供一种具有超低剖面和超宽通带且兼具吸波频带和透波频带的双极化超薄A
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T
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A电磁超材料及其天线罩、天线系统。
[0004]为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：
[0005]基于本专利技术的一方面，提供一种双极化超薄A
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T
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A电磁超材料，所述双极化超薄A
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T
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A电磁超材料被虚拟地划分为多个周期性排布的正方形单元结构，所述正方形单元结构包括隔空气层平行正对的两块相同的介质基板，所述介质基板的一表面上沿x方向和y方向分别设有亮模谐振器单元，所述亮模谐振器单元包括相对在内侧的高频端电偶极子和相对在外侧的低频端电偶极子，另一表面上沿x方向和y方向分别设有暗模谐振器单元，所述暗模谐振器单元包括分别与所述高频端电偶极子和所述低频端电偶极子对应的高频端梳齿线圈和低频端梳齿线圈，沿x、y、z任一方向两块所述介质基板的谐振器分布均一致。
[0006]在其中一实施例中，所述介质基板上，沿x方向的所述亮模谐振器单元、所述暗模谐振器单元分别与沿y方向的所述亮模谐振器单元、所述暗模谐振器单元关于所述正方形单元结构的对角线对称分布。
[0007]在其中一实施例中，所述介质基板上，所述高频端电偶极子由间隔而设的两个高频端亮模振子组成，所述低频端电偶极子由间隔而设的两个低频端亮模振子组成。
[0008]在其中一实施例中，所述高频端亮模振子、所述低频端亮模振子均设计为矩形，矩形的所述低频端亮模振子的长度为2.5～3.5mm，宽度为0.3～1.5mm，相邻两个所述低频端亮模振子沿所述长度方向的间隔为0.2～1mm；矩形的所述高频端亮模振子的长度为1～3mm，宽度为0.2～1mm，相邻两个所述高频端亮模振子沿所述长度方向的间隔为0.2～
0.5mm。
[0009]在其中一实施例中，所述介质基板上，所述高频端梳齿线圈包括呈凸字形的外周线圈和分布在所述外周线圈的最长直边上的内部梳齿结构，所述最长直边与所述正方形单元结构的边长平行，所述外周线圈朝靠近所述正方形单元结构中心的方向凸起，在所述对角线处，x方向的所述高频端梳齿线圈的最长直边的对边与y方向的所述高频端梳齿线圈的最长直边的对边通过微带线相连，所述高频端梳齿线圈的最长直边与y方向的所述高频端梳齿线圈的最长直边通过一个集总电阻连接；所述低频端梳齿线圈的形状与所述高频端梳齿线圈的形状相同，所述低频端梳齿线圈的外周线圈朝远离所述正方形单元结构中心的方向凸起，在所述对角线处，x方向的所述低频端梳齿线圈的最长直边的对边与y方向的所述低频端梳齿线圈的最长直边的对边通过微带线相连，x方向的所述低频端梳齿线圈的最长直边与y方向的所述低频端梳齿线圈的最长直边通过一个集总电阻连接，且所述低频端梳齿线圈的内部梳齿结构与所述低频端梳齿线圈的最长直边之间连接一个集总电阻。
[0010]在其中一实施例中，所述低频端梳齿线圈的最长直边的长度为7～8mm，从所述低频端梳齿线圈的最长直边到其对边的宽度为0.5～1.5mm；所述高频端梳齿线圈的最长直边的长度为4～6mm，从所述高频端梳齿线圈的最长直边到其对边的宽度为0.5～1.2mm。
[0011]在其中一实施例中，所述低频端梳齿线圈包括三个间隔分布的内部梳齿结构，该内部梳齿结构垂直于所述低频端梳齿线圈的最长直边，且内部梳齿结构的长度为0.3～0.8mm，宽度为0.2～1mm；所述高频端梳齿线圈包括三个间隔分布的内部梳齿结构，该内部梳齿结构垂直于所述高频端梳齿线圈的最长直边，且内部梳齿结构的长度为0.3～0.8mm，宽度为0.2～0.5mm。
[0012]在其中一实施例中，所述正方形结构单元的边长为8～12mm，所述介质基板的介电常数为2.2～4，损耗角为0.001～0.03，厚度为0.5～2mm，所述介质基板表面的所述亮模谐振器和所述暗模谐振器设计为厚度在0.017～0.035mm之间的金箔/银箔/铜箔。
[0013]基于本专利技术的另一方面，提供一种天线罩，包括如上任一所述的双极化超薄A
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T
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A电磁超材料。
[0014]基于本专利技术的又一方面，提供一种天线系统，包括天线以及如上所述的天线罩，所述天线罩设于所述天线上。
[0015]与
技术介绍
中提到的主流设计的吸透波原理不同，本专利技术的双极化超薄A
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T
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A电磁超材料，是基于电磁感应吸波(Electromagnetically Induced Absorption，EIA)原理设计的。该原理是电磁感应透明(Electromagnetically Induced Transparency，EIT)技术的创新，电磁感应透明技术起源于量子物理，它是当电磁波在介质中传播时，消除其所受到的影响的技术。
[0016]本专利技术基于电磁感应吸波原理设计超材料结构单元，提出一种新型的双极化超薄A
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T
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A电磁超材料，其上的亮模谐振器是能被入射波直接激励的电偶极子激励模式，暗模谐振器是通过亮模谐振器和暗模谐振器之间的电磁耦合形成的，通过在暗模谐振结构上加载电阻来吸收电磁能量。在14.6GHz～18.2GHz频带内，实现绝对带宽为3.6GHz，相对带宽为21.9％的超宽通带，同时，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双极化超薄A
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T
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A电磁超材料，其特征在于，所述双极化超薄A
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T
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A电磁超材料被虚拟地划分为多个周期性排布的正方形单元结构，所述正方形单元结构包括隔空气层平行正对的两块相同的介质基板，所述介质基板的一表面上沿x方向和y方向分别设有亮模谐振器单元，所述亮模谐振器单元包括相对在内侧的高频端电偶极子和相对在外侧的低频端电偶极子，另一表面上沿x方向和y方向分别设有暗模谐振器单元，所述暗模谐振器单元包括分别与所述高频端电偶极子和所述低频端电偶极子对应的高频端梳齿线圈和低频端梳齿线圈，沿x、y、z任一方向两块所述介质基板的谐振器分布均一致。2.如权利要求1所述的双极化超薄A
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T
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A电磁超材料，其特征在于，所述介质基板上，沿x方向的所述亮模谐振器单元、所述暗模谐振器单元分别与沿y方向的所述亮模谐振器单元、所述暗模谐振器单元关于所述正方形单元结构的对角线对称分布。3.如权利要求1所述的双极化超薄A
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T
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A电磁超材料，其特征在于，所述介质基板上，所述高频端电偶极子由间隔而设的两个高频端亮模振子组成，所述低频端电偶极子由间隔而设的两个低频端亮模振子组成。4.如权利要求3所述的双极化超薄A
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T
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A电磁超材料，其特征在于，所述高频端亮模振子、所述低频端亮模振子均设计为矩形，矩形的所述低频端亮模振子的长度为2.5～3.5mm，宽度为0.3～1.5mm，相邻两个所述低频端亮模振子沿所述长度方向的间隔为0.2～1mm；矩形的所述高频端亮模振子的长度为1～3mm，宽度为0.2～1mm，相邻两个所述高频端亮模振子沿所述长度方向的间隔为0.2～0.5mm。5.如权利要求1所述的双极化超薄A
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T
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A电磁超材料，其特征在于，所述介质基板上，所述高频端梳齿线圈包括呈凸字形的外周线圈和分布在所述外周线圈的最长直边上的内部梳齿结构，所述最长直边与所述正方形单元结构的边长平行，所述外周线圈朝靠近所述正方形单元结构中心的方向凸起，在所述对角线处，x方向的所述高频端梳齿线圈的最长直边的对边与y方向的所述高频端梳齿线圈的最...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴微微，史桐桐，马育红，颜雨晨，王少植，许逸轩，胡学溢，袁乃昌，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：