[發(fā)明專利]三維新型帶吸型寬帶頻率選擇結(jié)構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710947962.1
• 申請日: 2017-10-12
• 公開（公告）號: CN107799903B
• 公開（公告）日: 2022-08-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 俞鈺峰;俞偉良;羅國清
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州電子科技大學(xué)
• 主分類號: H01Q15/00
• 分類號: H01Q15/00;H01Q17/00
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 黃前澤

本發(fā)明涉及三維新型帶吸型寬帶頻率選擇結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)的吸波性頻率選擇結(jié)構(gòu)基于兩個或多個二維陣列平面級聯(lián)的方式，通帶窄并且插入損耗大，吸波性能不夠優(yōu)異。本發(fā)明采用帶阻通道結(jié)合吸波通道結(jié)構(gòu)的方式，搭建出三維寬帶吸波性頻率選擇結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)低頻通帶內(nèi)低插入損耗，高頻寬吸波帶。此結(jié)構(gòu)吸波效率高，并且有著極高的角度穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于微波技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種寬帶吸波性頻率選擇結(jié)構(gòu)，可作為低頻段(VHF/UHF)天線的隱身天線罩，其潛在的應(yīng)用場景包括軍艦的綜合通信桅桿等。

背景技術(shù)

在當(dāng)前的軍事應(yīng)用中，各類作戰(zhàn)平臺對于隱身性能的要求越來越高。天線作為電子對戰(zhàn)系統(tǒng)中的重要組成部分，其對雷達(dá)散射截面的貢獻(xiàn)巨大。因此天線的雷達(dá)散射面積的縮減對整個平臺隱身新能的提高起到?jīng)Q定性作用。在各種天線雷達(dá)散射面積縮減的方法中，頻率選擇表面天線罩是一種比較新穎的解決方案。

頻率選擇表面作為一種空間濾波器，其本身不能吸收電磁波，只是對不同工作頻率、極化狀態(tài)和入射角度的電磁波具有頻率選擇的特性。因此作為天線罩使用時，它是通過形狀的變化使得雷達(dá)的反射波偏離入射方向，從而減小RCS。然而，這樣縮減的僅僅是單站(monostatic)RCS。對于雙站(bistatic)RCS的縮減，最終的解決辦法還是將入射波吸收損耗。理想中的天線罩，在工作頻段內(nèi)對電磁波透明，并將工作頻帶外的入射波全部吸收，以此達(dá)到減小天線雷達(dá)散射面積的目的。這種同時具備頻率選擇濾波和吸波特性的結(jié)構(gòu)，被稱之為吸波性頻率選擇表面/結(jié)構(gòu)。

目前已報道的吸波性頻率選擇結(jié)構(gòu)均為帶通型，帶吸型尚未有報道。實際上，在諸多低頻段的系統(tǒng)中，例如軍艦上的綜合桅桿，還有各種針對通信信號的偵測系統(tǒng)，其天線大多工作在VHF和UHF頻段，因此迫切需要低頻段透射而高頻段(雷達(dá)頻率)吸波的天線罩。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一個目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供三維新型帶吸型寬帶頻率選擇結(jié)構(gòu)，采用帶阻通道結(jié)合吸波通道結(jié)構(gòu)的方式，搭建出寬帶吸波性頻率選擇結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)高頻段寬帶吸波，低頻段低插損透波的特性。這種結(jié)構(gòu)厚度薄，結(jié)構(gòu)簡單，易于設(shè)計，便于加工，成本低。

本發(fā)明的三維新型帶吸型寬帶頻率選擇結(jié)構(gòu)為周期性結(jié)構(gòu)，每個結(jié)構(gòu)單元包括帶阻通道和吸波通道，具體包括從上至下依次設(shè)置的第一介質(zhì)基片、第三介質(zhì)基片、第二介質(zhì)基片；其中第一介質(zhì)基片的下表面設(shè)有第一金屬面，第二介質(zhì)基片的上表面設(shè)有第二金屬面，第三介質(zhì)基片的下表面設(shè)有第三金屬面，第一介質(zhì)基片與第二介質(zhì)基片結(jié)構(gòu)大小相同，第三介質(zhì)基片的寬度與第一介質(zhì)基片相同，長度短于第一介質(zhì)基片；三塊介質(zhì)基片的一端位于同一豎直平面上，作為電磁波入射面，第三介質(zhì)基片的另一側(cè)與第一金屬面間設(shè)有金屬反射面；第三介質(zhì)基片的上表面設(shè)有微帶線，寬度寬于金屬導(dǎo)線，微帶線的一端連接金屬反射面，另一端連接金屬導(dǎo)線的一端，金屬導(dǎo)線的另一端連接第一金屬面，且金屬導(dǎo)線懸空設(shè)置在第一金屬面與微帶線之間。

所述的金屬導(dǎo)線上焊接有電容和第一電阻；微帶線上焊接有第二電阻，第二電阻與金屬反射面的最近距離小于金屬導(dǎo)線與金屬反射面最近距離的四分之一。

所述的吸波通道由部分第一金屬面、電容、兩個電阻、金屬反射面、第三介質(zhì)基片、第三金屬面，以及一根金屬導(dǎo)線和一根微帶線組成。

所述的帶阻通道由第一介質(zhì)基片、第二介質(zhì)基片、部分第一金屬面、第二金屬面、第三金屬面、兩個空氣平行板波導(dǎo)、介質(zhì)平行板波導(dǎo)組成；其中第一段空氣平行板波導(dǎo)是由第二金屬面一部分與第三金屬面之間留有空氣層從而構(gòu)成；第二段空氣平行板波導(dǎo)是由第一金屬面另一部分與第二金屬面之間留有更高的一段空氣層從而構(gòu)成；介質(zhì)平行板波導(dǎo)是由第一金屬面和相鄰單元的第二金屬面以及兩介質(zhì)基板從而構(gòu)成。

所述的第一金屬面和第三金屬面為帶阻通道和吸波通道共用的金屬面。

吸波通道的吸波頻段為帶阻通道的阻帶頻率。

第二段空氣平行板波導(dǎo)長度為帶阻通道部分的長度與吸波通道部分長度的差值。