一种基于双波段超表面的宽带夹层天线罩制造技术

本发明专利技术公开了一种基于双波段超表面的宽带夹层天线罩，其包含依次排列的第一阻抗匹配层、天线罩频率选择表面层、第二阻抗匹配层，所述天线罩频率选择表面层包含若干个周期性排列的频率选择表面单元，天线罩频率选择表面层通过多层金属结构和介质基板形成一个空间滤波器，使得相应宽带夹层天线罩具有透过波段选择性；当电磁波照射到基于双波段超表面的宽带夹层天线罩表面时，在低频段产生两个传输极点形成二阶带通滤波器响应，在高频段产生三个传输极点形成三阶带通滤波器响应。其优点是：该宽带夹层天线罩通过上述结构，具有双波段宽带透波、大角度稳定性、带外陡截止、透波频带中心频率频比可调、极化不敏感等优良特性，其整体结构简单、易加工。易加工。易加工。

【技术实现步骤摘要】
一种基于双波段超表面的宽带夹层天线罩


[0001]本专利技术涉及天线罩领域，具体涉及一种基于双波段超表面的宽带夹层天线罩。

技术介绍

[0002]天线罩通常位于飞行器的前端，既要保护罩体内部雷达系统不受外部雨雾、冰霜、沙尘、烈日或者高低温等恶劣环境的影响，又要保证飞行过程中天线罩内天线的正常通信，因此，天线罩需要兼具承载、保护和通信能力。随着飞行器抗干扰、反隐身的要求不断提高，单一寻的制导方式已无法满足作战使命，双波段复合寻的的制导方式具有广泛的应用前景和发展前途。另一方面，精确制导的要求使得雷达天线的工作带宽也不断提升，这就要求天线罩同样具有宽带透波性能。然而传统的半波壁结构天线罩不具有宽带透波特性，薄壁结构的天线罩具有较宽的带宽，但承载能力有限。因此，需要研发一种新的可满足现有需求的天线罩。

技术实现思路

[0003]基于前述技术问题，本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的不足和缺陷，具体地，本专利技术提供了一种基于双波段超表面的宽带夹层天线罩，该天线罩将第一阻抗匹配层、天线罩频率选择表面层和第二阻抗匹配层相结合，所述天线罩频率选择表面层通过多层金属结构和介质基板形成一个空间滤波器，使得相应宽带夹层天线罩具有透过波段选择性，同时其还具有双波段宽带透波、大角度稳定性、带外陡截止、透波频带中心频率频比可调、极化不敏感等优良特性，整体结构简单、易加工。
[0004]为了达到上述目的，本专利技术通过以下技术方案实现：
[0005]一种基于双波段超表面的宽带夹层天线罩，包含依次排列的第一阻抗匹配层、天线罩频率选择表面层、第二阻抗匹配层，所述天线罩频率选择表面层包含若干个周期性排列的频率选择表面单元，所述频率选择表面单元包含依次排列的第一金属结构、第一介质基板、第二金属结构、第二介质基板和第三金属结构，
[0006]其中，所述第一金属结构包含第一内部金属方环和环绕所述第一内部金属方环的第一外部金属方环；所述第二金属结构包含耶路撒冷十字结构和环绕所述耶路撒冷十字结构的第二外部金属方环；所述第三金属结构包含第三内部金属方环和环绕所述第三内部金属方环的第三外部金属方环；
[0007]当电磁波照射到基于双波段超表面的宽带夹层天线罩表面时，在低频段产生两个传输极点形成二阶带通滤波器响应，在高频段产生三个传输极点形成三阶带通滤波器响应。
[0008]可选的，所述第一金属结构和所述第三金属结构可等效为“LC”串联电路再并联一个第二电感L
b
，所述第一金属结构的“LC”串联电路包含串联的第一电容C
a
和第一电感L
a
，所述第一金属结构和所述第三金属结构完全相同；所述第二金属结构可等效为“LC”串联电路再并联一个“LC”并联电路，所述第二金属结构的“LC”串联电路包含第三电容C
c
和第四电感
L
d
，其“LC”并联电路包含并联的第二电容C
b
和第三电感L
c
；
[0009]所述第一介质基板和第二介质基板可等效为传输线；
[0010]所述天线罩频率选择表面层的等效电路在低频段可以产生两个传输极点，形成具有二阶带通滤波器响应的传输通带；在高频段可以产生三个传输极点，形成具有三阶带通滤波器响应的传输通带，以拓展天线罩透波频段带宽。
[0011]可选的，基于所述天线罩频率选择表面层的等效电路，其第一个传输通带的中心频率f1取决于第二电感L
b
、第三电感L
c
、第二电容C
b
和第三电容C
c
的值；第二个传输通带的中心频率f2取决于第一电感L
a
、第二电感L
b
、第四电感L
d
、第一电容C
a
、第二电容C
b
和第三电容C
c
的值；通过调整所述第一金属结构、第二金属结构和第三金属结构的拓扑结构的几何尺寸，可调整两个传输通带中心频率的频比。
[0012]可选的，所述第一电容C
a
的电容范围为10～11fF，所述第一电感L
a
的电感范围为3.0～5.0nH，第二电感L
b
的电感范围为23.0～26.0nH；
[0013]和/或，所述第三电容C
c
的电容范围为40～60fF，所述第四电感L
d
的电感范围为2～3nH，所述第三电感L
c
的电容范围为4～6nH，所述第二电容C
b
的电容范围为100～150fF；
[0014]和/或，所述第一介质基板和第二介质基板可等效为特征阻抗为的传输线；
[0015]和/或，两个传输通带中心频率的频比R的范围为2～5。
[0016]可选的，所述第一阻抗匹配层包含第一高强度高介电常数介质基板和第一低强度低介电常数介质基板，所述第一低强度低介电常数介质基板位于所述第一高强度高介电常数介质基板和所述天线罩频率选择表面层之间；
[0017]所述第二阻抗匹配层包含第二高强度高介电常数介质基板和第二低强度低介电常数介质基板，所述第二低强度低介电常数介质基板位于所述第二高强度高介电常数介质基板和所述天线罩频率选择表面层之间。
[0018]可选的，通过优化第一高强度高介电常数介质基板、第一低强度低介电常数介质基板、第二高强度高介电常数介质基板和第二低强度低介电常数介质基板的介电常数和厚度，以使在电磁波大角度入射下，所述宽带夹层天线罩与空气阻抗相匹配，并可根据公式(1)和公式(2)优化上述参数，
[0019][0020][0021]其中，第一阻抗匹配层和第二阻抗匹配层的组成相同，ε
oyt
是第一阻抗匹配层和第二阻抗匹配层的等效介电常数，ε2为第一低强度低介电常数介质基板和第二低强度低介电常数介质基板的介电常数，ε3为第一高强度高介电常数介质基板和第二高强度高介电常数介质基板的介电常数，d2为第一低强度低介电常数介质基板和第二低强度低介电常数介质基板的厚度，d3为第一高强度高介电常数介质基板和第二高强度高介电常数介质基板的厚度，θ
max
是电磁波最大入射角度，其角度范围为45
°
～75
°
，λ0为透波频率在自由空间的波长。
[0022]可选的，所述第一高强度高介电常数介质基板和/或第二高强度高介电常数介质基板的介电常数ε3范围为2～3，所述第一高强度高介电常数介质基板和/或第二高强度高
介电常数介质基板的厚度d3范围为0.5～1.5mm；
[0023]和/或，所述第一低强度低介电常数介质基板和/或第二低强度低介电常数介质基板的介电常数ε2范围为1～1.5，所述第一低强度低介电常数介质基板和/或第二低强度低介电常数介质基板的厚度d2范围为1.4～3.4mm。
[0024]可选的，所述第一内部金属方环的边长L1的范围为2.5本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于双波段超表面的宽带夹层天线罩，其特征在于，包含依次排列的第一阻抗匹配层、天线罩频率选择表面层、第二阻抗匹配层，所述天线罩频率选择表面层包含若干个周期性排列的频率选择表面单元，所述频率选择表面单元包含依次排列的第一金属结构、第一介质基板、第二金属结构、第二介质基板和第三金属结构，其中，所述第一金属结构包含第一内部金属方环和环绕所述第一内部金属方环的第一外部金属方环；所述第二金属结构包含耶路撒冷十字结构和环绕所述耶路撒冷十字结构的第二外部金属方环；所述第三金属结构包含第三内部金属方环和环绕所述第三内部金属方环的第三外部金属方环；当电磁波照射到基于双波段超表面的宽带夹层天线罩表面时，在低频段产生两个传输极点形成二阶带通滤波器响应，在高频段产生三个传输极点形成三阶带通滤波器响应。2.如权利要求1所述的基于双波段超表面的宽带夹层天线罩，其特征在于，所述第一金属结构和所述第三金属结构可等效为“LC”串联电路再并联一个第二电感L
b
，所述第一金属结构的“LC”串联电路包含串联的第一电容C
a
和第一电感L
a
，所述第一金属结构和所述第三金属结构完全相同；所述第二金属结构可等效为“LC”串联电路再并联一个“LC”并联电路，所述第二金属结构的“LC”串联电路包含第三电容C
c
和第四电感L
d
，其“LC”并联电路包含并联的第二电容C
b
和第三电感L
c
；所述第一介质基板和第二介质基板可等效为传输线；所述天线罩频率选择表面层的等效电路在低频段可以产生两个传输极点，形成具有二阶带通滤波器响应的传输通带；在高频段可以产生三个传输极点，形成具有三阶带通滤波器响应的传输通带，以拓展天线罩透波频段带宽。3.如权利要求2所述的基于双波段超表面的宽带夹层天线罩，其特征在于，基于所述天线罩频率选择表面层的等效电路，其第一个传输通带的中心频率f1取决于第二电感L
b
、第三电感L
c
、第二电容C
b
和第三电容C
c
的值；第二个传输通带的中心频率f2取决于第一电感L
a
、第二电感L
b
、第四电感L
d
、第一电容C
a
、第二电容C
b
和第三电容C
c
的值；通过调整所述第一金属结构、第二金属结构和第三金属结构的拓扑结构的几何尺寸，可调整两个传输通带中心频率的频比。4.如权利要求2所述的基于双波段超表面的宽带夹层天线罩，其特征在于，所述第一电容C
a
的电容范围为10～11fF，所述第一电感L
a
的电感范围为3.0～5.0nH，第二电感L
b
的电感范围为23.0～26.0nH；和/或，所述第三电容C
c
的电容范围为40～60fF，所述第四电感L
d
的电感范围为2～3nH，所述第三电感L
c
的电容范围为4～6nH，所述第二电容C
b
的电容范围为100～150fF；和/或，所述第一介质基板和第二介质基板可等效为特征阻抗为的传输线；和/或，两个传输通带中心频率的频比R的范围为2～5。5.如权利要求1所述的基于双波段超表面的宽带夹层天线罩，其特征在于，所述第一阻抗匹配层包含第一高强度高介电常数介质基板和第一低强度低介电常数介质基板，所述第一低强度低介电常数介质基板位于所述第一高强度高介电常数介质基板和所述天线罩频率选择表面层之间；所述第二阻抗匹配层包含第二高强度高介电常数介质基板和第二低强度低介电常数
介质基板，所述第二低强度低介电常数介质基板位于所述第二高强度高介电常数介质基板和所述天线罩频率选择表面层之间。6.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：张福恒，纪磊，余欢，曹帅，玄晓波，顾昊，
申请(专利权)人：上海无线电设备研究所，
类型：发明
国别省市：