[發(fā)明專利]一種頻率選擇表面天線罩

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711269725.0
• 申請(qǐng)日: 2017-12-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107834195A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-03-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 眭韻;顧昊;應(yīng)小俊;高偉;樊康
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海無(wú)線電設(shè)備研究所
• 主分類號(hào): H01Q1/42
• 分類號(hào): H01Q1/42;H01Q15/00
• 代理公司: 上海信好專利代理事務(wù)所(普通合伙)31249
• 代理人: 朱成之

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及雷達(dá)天線罩設(shè)計(jì)領(lǐng)域，涉及一種在超寬頻帶內(nèi)具有極化和角度穩(wěn)定帶通特性的頻率選擇表面結(jié)構(gòu)天線罩。

背景技術(shù)

近年來(lái)，F(xiàn)SS（頻率選擇表面）天線罩，作為一種較為新興的天線罩工作機(jī)理，受到研究人員的廣泛關(guān)注。與傳統(tǒng)的天線罩相比，頻率選擇表面天線罩不僅能夠提高雷達(dá)工作頻帶內(nèi)的透波率，保證雷達(dá)正常工作，而且還能降低工作頻帶外的電磁波反射率，獲得良好的隱身效果。

頻率選擇表面是一種具有獨(dú)特電磁特性的周期結(jié)構(gòu)，主要區(qū)別在于構(gòu)成單元分為貼片型和孔徑型兩種結(jié)構(gòu)，其本身不吸收能量，但是卻能夠有效的控制入射電磁波的傳輸和反射，即在單元諧振頻率附近呈現(xiàn)全反射或全傳輸特性。

根據(jù)電路理論中濾波器的設(shè)計(jì)方法，多階濾波器可以展現(xiàn)出較單階濾波器更為優(yōu)良的諧振性能。由于單層頻率選擇表面結(jié)構(gòu)帶外的衰減坡度較為緩慢且?guī)?nèi)平坦性一般，不滿足實(shí)際的工程應(yīng)用需求。多層頻率選擇表面結(jié)構(gòu)是將多個(gè)單層結(jié)構(gòu)的頻率選擇表面級(jí)聯(lián)構(gòu)成多層陣列結(jié)構(gòu)，層與層之間采用介質(zhì)材料支撐及隔離。多層級(jí)聯(lián)的頻率選擇表面相比于單層頻率選擇表面的情況，不僅帶寬有展寬的趨勢(shì)，而且還有較高的邊緣截止性。對(duì)于各層不同結(jié)構(gòu)需要對(duì)每層頻率選擇表面進(jìn)行單獨(dú)求解，再用級(jí)聯(lián)方式處理。多層結(jié)構(gòu)級(jí)聯(lián)的頻率選擇表面可以有效抑制單層頻率選擇表面的表面波影響，進(jìn)而間接地提高傳輸或反射的系數(shù)。

眾多微波界學(xué)者對(duì)FSS進(jìn)行系統(tǒng)深入的研究。美國(guó)加利福尼亞技術(shù)學(xué)院的T.K.Wu教授等人長(zhǎng)期針對(duì)多頻段衛(wèi)星天線技術(shù)進(jìn)行研究和分析，其研究?jī)?nèi)容主要涉及不同的FSS單元形狀以及不同的介質(zhì)襯底結(jié)構(gòu)對(duì)電磁特性的影響。21世紀(jì)初，K.Sarabandi研究小組發(fā)表了多篇論文，內(nèi)容主要涉及一些FSS的小型化以及在有限層數(shù)上提高階數(shù)的設(shè)計(jì)方法。加拿大蒙特利爾大學(xué)的Wu Ke教授帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)則創(chuàng)造性的把基片集成波導(dǎo)技術(shù)應(yīng)用到了FSS設(shè)計(jì)之中，通過(guò)在級(jí)聯(lián)的多層FSS之間打上金屬通孔從而有效的提高帶通的陡峭度和帶外抑制度。隨著技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的場(chǎng)合需要結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單的超寬頻帶內(nèi)具有極化和角度穩(wěn)定帶通特性的頻率選擇表面結(jié)構(gòu)。

東南大學(xué)在專利“雙通帶頻率選擇表面”（公開(kāi)號(hào)：CN100433449C）中，提出了一種雙通帶頻率選擇表面，通過(guò)雙面金屬面的介質(zhì)基片形成等效于傳統(tǒng)金屬腔體的基片集成波導(dǎo)腔體。與普通的由兩種不同尺寸的周期性貼片或者縫隙構(gòu)成的雙頻帶頻率選擇表面相比，新結(jié)構(gòu)引入了腔體諧振模式，實(shí)現(xiàn)了雙通帶的單邊陡降特性，大大提高了通帶的選擇特性，其性能對(duì)于入射波的角度和極化性的穩(wěn)定性好。但是該發(fā)明采用通孔設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。

電子科技大學(xué)在專利“雙頻帶寬頻率選擇表面”（公開(kāi)號(hào)：CN105244619A）中，提出了一種雙頻帶寬頻率選擇表面結(jié)構(gòu)，通過(guò)波紋方環(huán)孔實(shí)現(xiàn)了更穩(wěn)定的頻率選擇表面可以應(yīng)用于天線罩來(lái)減小天線的RCS，也可以減小天線陣列之間的互耦，還可以用于增加天線的輻射增益效果。但是該發(fā)明設(shè)計(jì)的帶寬較窄。

西安電子科技大學(xué)在專利“選擇性高和角度穩(wěn)定的頻率選擇表面”（公開(kāi)號(hào)：CN105609903A）中，提出了一種選擇性高和角度穩(wěn)定的頻率選擇表面，通過(guò)在兩層介質(zhì)基板表面印制不同結(jié)構(gòu)的輻射貼片，并在介質(zhì)基板上設(shè)置介質(zhì)通孔結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)24GHz~26GHz頻率范圍內(nèi)的實(shí)現(xiàn)0°~45°角度范圍內(nèi)良好的通帶特性。但是該發(fā)明帶寬仍較窄，且采用通孔設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種頻率選擇表面天線罩，對(duì)不同入射角度及不同極化方式的電磁波均具有良好性能，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，厚度較小，易于曲面建模，具有良好的應(yīng)用前景，能夠達(dá)到提高頻率選擇表面天線罩在寬頻帶內(nèi)的透波性能，并實(shí)現(xiàn)天線罩帶外隱身功能。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種頻率選擇表面天線罩，包含：

相互粘結(jié)的上層介質(zhì)基板和下層介質(zhì)基板，

以及，以相鄰陣列形式設(shè)置在上層介質(zhì)基板上表面的多個(gè)頂層圓弧形貼片周期性結(jié)構(gòu)，以相鄰陣列形式設(shè)置在上層介質(zhì)基板下表面或設(shè)置在下層介質(zhì)基板上表面的多個(gè)中間層雙方環(huán)貼片周期性結(jié)構(gòu)，和以相鄰陣列形式設(shè)置在下層介質(zhì)基板下表面的多個(gè)底層圓弧形貼片周期性結(jié)構(gòu)。

所述的頂層圓弧形貼片周期性結(jié)構(gòu)和底層圓弧形貼片周期性結(jié)構(gòu)完全一致，該圓弧形貼片周期性結(jié)構(gòu)為正方形結(jié)構(gòu)，正方形四個(gè)頂角具有金屬圓弧形貼片，該金屬圓弧形貼片的圓心位于正方形結(jié)構(gòu)的頂角，弧線是起止于正方形結(jié)構(gòu)鄰邊的四分之一圓。