[實用新型]帶吸型寬帶頻率選擇結構

有效

• 申請號: 201720996473.0
• 申請日: 2017-08-10
• 公開（公告）號: CN207098023U
• 公開（公告）日: 2018-03-13
• 發明（設計）人: 俞偉良;羅國清;俞鈺峰
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: H01P1/20
• 分類號: H01P1/20;H01Q1/42
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙)33240
• 代理人: 黃前澤

技術領域

本實用新型屬于微波技術領域，涉及一種寬帶吸波性頻率選擇結構，可作為低頻段(VHF/UHF)天線的隱身天線罩,其潛在的應用場景包括軍艦的綜合通信桅桿等。

背景技術

在當前的軍事應用中，各類作戰平臺對于隱身性能的要求越來越高。天線作為電子對戰系統中的重要組成部分，其對雷達散射截面的貢獻巨大。因此天線的雷達散射面積的縮減對整個平臺隱身新能的提高起到決定性作用。在各種天線雷達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掉。理想中的天線罩，在工作頻段內對電磁波透明，并將工作頻帶外的入射波全部吸收，以此達到減小天線雷達散射面積的目的。這種同時具備頻率選擇濾波和吸波特性的結構，被稱之為吸波性頻率選擇表面/結構。

目前已報道的吸波性頻率選擇結構均為帶通型，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，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(雷達頻率)吸波的天線罩。

實用新型內容

本實用新型的一個目的是針對現有技術的不足，提供一種帶吸型寬帶頻率選擇結構，采用單金屬環吸波周期平面與三維帶阻周期結構相結合的方式，搭建出寬帶吸波性頻率選擇結構，能夠實現高頻段寬帶吸波，低頻段低插損透波的特性。這種結構厚度薄，結構簡單，易于設計，便于加工，成本低。

本實用新型的帶吸型寬帶頻率選擇結構包括吸波面和帶阻反射面。

所述的吸波面為周期性分布結構單元，每個單元無縫排布，包括第一介質基片、以及鍍在第一介質基片上表面的金屬環；所述的金屬環為矩形結構，邊長小于第一介質基片的兩軸長度，金屬環的四邊中心處共焊接有四個射頻電阻。

所述的金屬環與第一介質基片的中心重疊。

上述第一介質基片的兩軸長度指代第一介質基片的相鄰兩邊長。

進一步地，所述的射頻電阻阻值相同，其電阻阻值需具體情況具體分析。

所述的帶阻反射面為周期性分布結構單元，每個單元包括第二介質基片、以及鍍在第二介質基片兩表面的若干帶狀金屬條；第二介質基片寬度為14mm(2mm×7)，其高度與需要設定的頻率有關。金屬條高度與第二介質基片相同，寬度為1.7mm，相鄰帶狀金屬條間距為0.3mm。第二介質基片兩表面對應的金屬條形成介質填充的平行板波導；相鄰兩第二介質基片間留有空氣間隙，相鄰第二介質基片上的對應金屬條之間形成空氣填充的平行板波導。

吸波面與帶阻反射面垂直設置，且留有間隔，該間隔大小需要結合吸波面進行聯合設計才能實現特定的效果，關系為：環等效的電納、吸波面介質板的電納和該間隔的電納三者的虛部之和能在吸波帶中心頻率附近為0，以此反射波在吸波面金屬環上形成諧振并被射頻電阻吸收。

具體工作原理：電磁波射入結構表面，直接通過吸波面，射到帶阻反射面內部，帶阻反射面由于其介質區域(介質填充的平行板波導)和空氣區域(空氣填充的平行板波導)的存在，導致在不同頻率時，射入的電磁波每經過半個周期，介質區域(介質填充的平行板波導)和空氣區域(空氣填充的平行板波導)會因為同相或者異相分別產生反射零點或者傳輸零點，繼而形成穩定、性能優異的周期性寬帶帶阻反射面。該帶阻反射面性能類似于帶阻濾波器，會形成通帶和阻帶(即反射帶)，通帶內的電磁波通過帶阻反射面，反射帶內的電磁波被反射到特定頻段的吸波面，并被吸波面吸收。

本實用新型的另一個目的是提供上述寬帶吸波性頻率選擇結構，在作為低頻段(VHF/UHF)天線的隱身天線罩上的應用。

帶吸型寬帶頻率選擇結構具有以下優點：

(1)這種新型的帶吸型頻率選擇結構在高頻段表現為一個寬帶吸波器，能較好地吸收入射電磁波；在低頻段，對電磁波幾乎透明，入射波和出射波均可低插損透過。這樣的特性使其可以作為低頻段(VHF，UHF)天線的天線罩時，既可降低RCS，又幾乎不會降低天線的增益。

(2)這種新型的帶吸型頻率選擇結構脫離傳統的二維平面的堆疊，采用二維平面與三維結構相結合的方式，實現了極寬的低頻通帶特性，通帶的插入損耗極小，并且在相鄰高頻處實現了寬吸波帶。