[發明專利]雷達/紅外雙波段頻率選擇表面

有效

• 申請號: 201310385579.3
• 申請日: 2013-08-30
• 公開（公告）號: CN103487860A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發明（設計）人: 徐念喜;高勁松
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: G02B5/18
• 分類號: G02B5/18;H01P1/20
• 代理公司: 長春菁華專利商標代理事務所 22210
• 代理人: 王丹陽

技術領域

本發明涉及一種雷達/紅外雙波段頻率選擇表面，屬于電磁屏蔽技術領域。

背景技術

雷達/紅外成像復合制導技術是通過雷達導引頭大范圍地搜索將飛行器精確引導到目標附近，使目標進入紅外成像導引頭的作用距離，然后利用紅外成像導引頭的高分辨率的特點進行目標的精確識別。復合制導頭罩的電磁屏蔽技術是復合制導的關鍵技術，其性能優劣直接影響導彈的作戰性能和命中精度，甚至決定了整個系統能否正常工作。復合制導頭罩技術途徑實現難點是在實現強電磁屏蔽效率的同時只允許己方雷達波段自由透過而屏蔽敵方雷達探測波段，另一方面，為實現更遠距離和更微小目標的探測和觀測，復合頭罩必須有高的透光率和高的成像質量，現有技術中，通常采用在復合制導頭罩表面增加一層頻率選擇表面(簡稱FSS)來實現這一要求。

具有亞毫米尺度周期及微米量級線寬的柵網結構頻率選擇表面(頻率選擇表面簡稱FSS)，在不同波長的電磁波入射時表現出不同的電磁特性，當其加載于復合制導頭罩之上時，在可見光和紅外光下呈現透明狀態，在微波波長與孔徑FSS單元尺寸一致時，復合制導頭罩也呈現透明狀態，而對于其它波段的微波和無線電波而言，復合制導頭罩相當于進行了金屬化處理，實現了其內外電磁波的隔離，即防止外部的電磁干擾和內部的電磁泄漏，從而解決了復合制導頭罩的電磁屏蔽難題。

現有技術中，金屬網柵FSS只是在方格形金屬網柵上設計十字孔型單元，但該類型的金屬網柵FSS受限制于金屬網柵線寬和金屬網柵周期的加工水平，無法進一步提高光學透過率，另外，高次衍射能量的集中分布造成雜散光的集中分布，影響光學成像系統，尤其在應用于雷達/紅外復合制導窗口時，雜散光的集中容易造成虛假探測目標，掩蓋真實探測目標。

發明內容

為解決現有技術中方格形金屬網柵FSS無法進一步提高光學透過率，雜散光分布集中，不利于在高精度探測及觀測成像中應用的技術問題，本發明提供一種雷達/紅外雙波段FSS。

本發明的雷達/紅外雙波段FSS為金屬網柵上的十字孔型周期陣列，所述金屬網柵為圓孔型金屬網柵或者六邊形金屬網柵，所述十字孔型的周期為金屬網柵周期的整數倍，每個十字孔型滿足以下兩點約束條件：

1)十字孔型的縫寬是金屬網柵周期的整數倍減去金屬網柵線寬；

2)十字孔型的縫長與十字孔型的縫寬之差為金屬網柵周期的偶數倍。

本發明的有益效果：

(1)本發明的雷達/紅外雙波段FSS與現有技術中方格形金屬網柵FSS相比，在采用相同工藝條件(2a和g)下，本發明的雷達/紅外雙波段FSS的光學透過率更高，衍射光強分布更加均勻，能夠有效抑制雜散光，尤其是應用于雷達/紅外復合制導窗口中避免了容易產生虛假目標，掩蓋真實目標的現象，獲得了雷達與光學雙帶通的電磁特性；

(2)本發明的約束條件同時克服了金屬網柵上的十字孔型單元的一階偶次諧振模式的畸變(畸變不僅影響對FSS諧振頻點的預估，而且還增加了基函數的復雜程度，降低了金屬網柵FSS優化設計的效率)和金屬網柵FSS容易產生模式互作用零點的缺陷，保障了在圓孔型或六邊形金屬網柵上設計FSS時，不影響雷達帶通傳輸特性；

(3)本發明的雷達/紅外雙波段FSS可以拓展到其它任意圖形結果設計，如圓型金屬網柵或者六邊形金屬網柵上設計“Y”形FSS單元。

附圖說明

圖1為本發明圓孔型雷達/紅外雙波段FSS的周期單元；

圖2為圖1的局部放大圖；

圖3為方格形金屬網柵FSS與圓孔型金屬網柵FSS的金屬網柵線寬與金屬網柵周期的比值(2a/g)與光學透過率的關系曲線；

圖4為傾斜照射下圓孔型金屬網柵FSS的標量衍射模型；

圖5為不同入射角度下圓孔型金屬網柵FSS衍射光強分布，(a)為0°照射，(b)為15°照射，(c)為30°照射；

圖6中，(a)為MgF₂基底上制備的圓孔型金屬網柵FSS的光學顯微鏡照片，(b)為MgF₂基底上制備的方格形金屬網柵FSS的光學顯微鏡照片；

圖7中，(a)為方格形金屬網柵FSS的衍射光強分布，(b)為圓孔型金屬網柵FSS的衍射光強分布。

具體實施方式

下面結合附圖進一步說明本發明。