[發明專利]新型雙極化低通帶吸型頻率選擇結構

有效

• 申請號: 201810048246.4
• 申請日: 2018-01-18
• 公開（公告）號: CN108365306B
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發明（設計）人: 羅國清;俞偉良;俞鈺峰;張曉紅;代喜望
• 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;H01Q15/00;H01Q17/00;H01Q1/42;H01Q1/34
• 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

本發明涉及新型雙極化低通帶吸型頻率選擇結構。傳統的吸波性頻率選擇結構都采用帶通型頻率選擇結構，此類結構通帶帶寬有限，并且很難覆蓋低頻。本發明采用單環反射平面，結合單環電路模擬吸收器，搭建出雙極化低通帶吸型頻率選擇結構，能夠實現低頻通帶內低插入損耗，并在臨近高頻處產生一個較寬的吸波帶。

技術領域

本發明屬于微波技術領域，涉及一種雙極化低通帶吸型頻率選擇結構，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，頻率選擇表面和頻率選擇結構來作為天線罩是減少雷達散射截面的有效方式之一，該種方法能夠有效地提升作戰平臺的隱身性能。

頻率選擇表面實質上是一種空間濾波器，只能對特定頻段、極化方式以及入射角度等電磁波進行篩選，無法對電磁波進行吸收。因此，對于基于頻率選擇表面研制的天線罩，只能將探測波進行反射，偏離其入射路徑從而減小RCS。但是這種方式只能夠對單站起作用，對于雙站甚至多站探測系統，只能通過將入射波吸收的方式達到隱身的目的。吸波性頻率選擇結構/表面的概念由此引出，該種理想天線罩呈現的特性為：在通帶內，天線罩對入射電磁波不可見，電磁波因此能完全無損透過；而在工作頻段外，其能夠將入射的電磁波進行有效地吸收，從而達到隱身的目的。

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。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術的不足，提供二維平面級聯吸波性頻率選擇表面，采用帶阻反射面結合吸波面結構的方式，搭建出雙極化低通帶吸型頻率選擇表面，能夠在高頻處產生一個吸波帶，而在低頻段低插損的低通特性。這種結構厚度薄，結構簡單，易于設計，便于加工，成本低。

本發明的雙極化低通帶吸型頻率選擇結構為周期性分布結構，每個結構單元垂直設置，包括帶阻反射面和吸波面；吸波面與帶阻反射面前后平行設置，且吸波面和帶阻反射面之間留有一段空氣間隙，該空氣間隙距離略小于帶阻反射頻點對應波長的四分之一。

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其中一表面的第一金屬環；所述的第一金屬環為封閉環形結構，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。

所述的射頻電阻阻值相同，其電阻阻值需具體情況具體分析，該電阻值的選取會影響該結構的吸波效果(吸波率)。

所述的帶阻反射面為周期性分布結構單元，每個單元無縫排布，包括第二介質基片、以及鍍在第二介質基片其中一表面的第二金屬環；所述的第二金屬環為封閉環形結構，邊長小于第二介質基片兩軸長度。

上述的第一、二介質基片的尺寸完全相同。

上述的第一、二金屬環的尺寸完全相同。

上述的第一、二金屬環與第一、二介質基片的中心重疊；且第二金屬環與未鍍有第一金屬環的第一介質基片表面相鄰。

上述第一、二介質基片的兩軸長度指代第一、二介質基片的相鄰兩邊長。

第二金屬環諧振產生帶阻特性，該帶阻頻率是由第二金屬環的尺寸決定的；同時中間空氣間隙的距離也是依據該第二金屬環諧振頻點進行對應設計的。

具體工作原理：電磁波射入結構表面，直接透過吸波面，射到帶阻反射面，由于帶阻反射面上的金屬環諧振反射對應頻段的電磁波，產生傳輸零點，從而產生低通通帶以及較寬的阻帶，通帶內的電磁波透過帶阻反射面，而阻帶內的電磁波被反射到相同諧振頻率的吸波面上，并被完全吸收。由于該結構x、y兩軸方向結構完全相同，對于入射的TE波和TM波所感應出的頻率特性完全相同，因此能夠具備雙極化的特性。