【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于设备制造领域，具体涉及一种耐功率宽带小型化fss结构。
技术介绍
1、频率选择表面(frequency selective surface，简称fss)是一种由相同谐振单元通过一维或二维排列形成的周期阵列结构。fss对于入射电磁波具有空间滤波的功能，通过设计可使fss在特定频带实现全反射或全透射特性，而在其余频段则表现出相反特性。由于这种性能，fss结构广泛应用在电磁隐身、电磁兼容、天线设计等领域。fss天线罩可以实现在工作频带内保证天线阵面的正常工作状态不受影响，在工作频带外阻止电磁波透过，达到罩体表面金属化的效果，从而通过罩体自身低散射外形实现其隐身效果。
2、当前fss天线罩的难点在于以下几点，首先，雷达对于跟踪精度和分辨能力要求日益增加，通常需要极大的工作带宽，与之匹配的天线罩也应具有相同乃至更好的带宽特性。第二，雷达在追求更高的威力，不可避免的需要进一步增加发射功率，这就为天线罩带来了更为严苛的耐高功率要求，天线罩必须具备更强的耐温特性和更好的透波性能。第三，雷达在载机平台的分布往往会使天线罩外形曲面复杂，fss结构单元必须拥有很好的小型化特性，周期间距较小，从而保证fss特性不受曲率变化影响，同时抑制由于大间距带来的栅瓣问题。此外，为满足天线阵面带内辐射要求，天线罩必须在宽带和宽角情况下具有高透过率，低反射率，以降低对天线辐射性能的恶化。
3、综合所述，fss天线罩应当同时具备通带宽、耐高功率、小型化、低损耗、高截止的特性。目前，fss结构宽带宽角特性主要采用基础fss结构单元通
技术实现思路
1、为克服现有技术中的不足，本专利技术提出了一种耐功率宽带小型化fss结构，具备带内低损耗，带外高截止的宽带频率响应特性，角度和极化稳定性强，耐功率性能强，小型化程度高，结构简单，适用于宽带大功率雷达的雷达罩设计。
2、本专利技术的一种耐功率宽带小型化fss结构由4层介质板和3层金属fss层交替叠加组成，每两层介质板间采用金属覆层刻蚀图案的方式构成金属fss层。金属fss层由内向外分为内、中、外三层，其中内层及外层为贴片型fss单元层，中层为缝隙型fss单元层。贴片型fss图案与缝隙型fss图案采用一体化设计。其中贴片型fss层为等效电容层，缝隙型fss层为等效电感层，介质层为等效阻抗层，整体结构等效为级联lc并联电路，进而获得具有空间滤波特性的fss结构。
3、金属fss层图案设计均基于“十字-圆弧”组合图案结构，其中贴片层与缝隙层单元构型采用互补设计。该结构在外形上采用十字构型与圆弧环组合构成，对十字端部进行了优化设计，通过使用圆弧端部构型增加了等效磁流的路径长度从而降低了谐振频率，有效抑制了栅瓣产生，同时这种结构也显著提升了单元的角度和极化稳定性。
4、各金属fss层之间需要加载介质层，从而调节fss结构的谐振特性。本专利技术在多层fss结构屏间采用介质板作为填充，在更小的的屏间距下实现宽带性能，电磁热损耗和导热系数均优于采用“复材蒙皮-nomex蜂窝”夹层结构的传统fss结构，从而提高了fss结构的耐功率性能。
5、本专利技术专利用电磁场数值算法结合仿真技术，可优化提升fss结构的频响特性，可调节的参数较多，包括：十字结构长度及宽度、圆弧结构弧度、贴片单元与缝隙单元尺寸差值等。这些独立参数提高了fss结构性能的可设计性。
6、具体地，本专利技术由外向内依次为外蒙皮、外基板、内基板、内蒙皮四层介质板，在每两层介质板间内覆一层fss金属屏，四层介质层和三层金属屏层结合构成三屏fss结构；所述fss金属屏由外向内分别为：fss金属贴片层、fss金属缝隙层、fss金属贴片层。
7、通过各层级联共同实现频率响应特性，其中fss金属贴片层为等效电容层，fss金属缝隙层，基板和蒙皮层为等效阻抗层，整体结构等效为级联lc并联电路。
8、所述fss金属贴片层为“十字-圆弧”构型，由中心十字金属贴片四条臂顶端添加等角度的圆弧环金属贴片共同组成，按照正方形栅格排布。
9、所述fss金属缝隙层由方形金属片表面开出“十字-圆弧”缝隙构成。
10、所述fss金属贴片层与fss金属缝隙层均按照周期参数排列并沿厚度方向对齐，尺寸小于工作频点的1/4波长。
11、本专利技术的有益效果在于
12、1)采用三层互耦设计，有效提升了通带带宽，抑制了带外高次谐振，带外截止性能好。
13、2)单元构型采用“十字—圆弧”组合图案，单元小型化程度高，间距小，有效提高了f透波率和角度与极化稳定性，水平极化与垂直极化在45度入射角范围内透波率大于90％，60度入射角范围内透波率大于80％。
14、3)在透波频带内热损耗极低，层间距小，介质板导热能力优于“复材蒙皮-nomex蜂窝”结构，有效提升了fss结构耐功率性能。
15、4)共有9组独立可调参数，优化设计自由度高，可针对具体工程应用场景进行区块优化设计，提升整体性能。
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1.一种耐功率宽带小型化FSS结构，其特征在于：由外向内依次为外蒙皮、外基板、内基板、内蒙皮四层介质板，在每两层介质板间内覆一层FSS金属屏，四层介质层和三层金属屏层结合构成三屏FSS结构；所述FSS金属屏由外向内分别为：FSS金属贴片层、FSS金属缝隙层、FSS金属贴片层；
2.根据权利要求1所述的一种耐功率宽带小型化FSS结构，其特征在于：所述FSS金属贴片层为“十字-圆弧”构型，由中心十字金属贴片四条臂顶端添加等角度的圆弧环金属贴片共同组成，按照正方形栅格排布。
3.根据权利要求1所述的一种耐功率宽带小型化FSS结构，其特征在于：所述FSS金属缝隙层由方形金属片表面开出“十字-圆弧”缝隙构成。
4.根据权利要求1所述的一种耐功率宽带小型化FSS结构，其特征在于：所述FSS金属贴片层与FSS金属缝隙层均按照周期参数排列并沿厚度方向对齐，尺寸小于工作频点的1/4波长。
【技术特征摘要】
1.一种耐功率宽带小型化fss结构，其特征在于：由外向内依次为外蒙皮、外基板、内基板、内蒙皮四层介质板，在每两层介质板间内覆一层fss金属屏，四层介质层和三层金属屏层结合构成三屏fss结构；所述fss金属屏由外向内分别为：fss金属贴片层、fss金属缝隙层、fss金属贴片层；
2.根据权利要求1所述的一种耐功率宽带小型化fss结构，其特征在于：所述fss金属贴片层为“十字-圆弧”构型，由中心十...
【专利技术属性】
技术研发人员：李昊，李钊，王立超，李洋，张鹏，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十四研究所，
类型：发明
国别省市：
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