[發(fā)明專利]空間極化濾波器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811022509.0
• 申請日: 2018-09-03
• 公開（公告）號: CN109167180B
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭文龍;王光明;高向軍;劉凱越;蔡通
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍空軍工程大學(xué)
• 主分類號: H01Q15/24
• 分類號: H01Q15/24
• 代理公司: 北京國坤專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11491
• 代理人: 郭偉紅

本發(fā)明公開了一種空間極化濾波器，該空間極化濾波器由三層金屬層與兩層介質(zhì)層組成，三層金屬層中的第一金屬層為周期性排布的金屬柵條結(jié)構(gòu)，該第一金屬層能全反射y極化波，而保持對x極化波的高透性；第二與第三金屬層是由兩類金屬貼片按照棋盤格方式分布的具有漫散射表面的金屬層，它們可將第一金屬層反射的y極化波進(jìn)行漫散射；兩層介質(zhì)層均由普通的印制電路板構(gòu)成。本發(fā)明提供的空間極化濾波器不僅能夠在寬帶范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)極化濾波的效果，同時(shí)能夠在Ku波段對y極化反射波進(jìn)行漫散射從而大幅降低背向RCS，同時(shí)，該空間極化濾波器具有制作簡便，效率高，多功能的特性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于微波技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種空間極化濾波器設(shè)計(jì)。

背景技術(shù)

雷達(dá)散射截面(Radar cross section，RCS)在雷達(dá)探測領(lǐng)域具有極其重要的地位，其大小直接關(guān)乎雷達(dá)探測的作用距離。而在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中，為了提升飛行器的作戰(zhàn)能力，世界各國都在不遺余力地發(fā)展RCS減縮技術(shù)，以降低飛行器被雷達(dá)探測的概率，提升飛行器的生存能力。現(xiàn)有技術(shù)中，利用超材料來降低RCS的主要途徑有電磁吸波器與漫散射技術(shù)。電磁吸波器主要通過將照射的電磁能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能耗散掉，從而達(dá)到降低背向RCS的目的。而漫散射技術(shù)則主要在不破壞物理表面的基礎(chǔ)上，通過引入平面相位突變結(jié)構(gòu)來模擬粗糙表面以達(dá)到發(fā)散波束從而降低背向RCS的目的。相較于電磁吸波器而言，基于超材料的漫散射技術(shù)往往具有簡單、輕便且易于賦形等技術(shù)優(yōu)勢。

而基于超材料的另外一種電磁調(diào)控技術(shù)，電磁空間濾波器，由于具備空間濾波特性而被廣泛應(yīng)用于雷達(dá)探測、通訊等領(lǐng)域。具體而言，電磁空間濾波器主要有頻率濾波和極化濾波。空間頻率濾波器往往利用周期結(jié)構(gòu)的諧振特性來實(shí)現(xiàn)特定頻帶內(nèi)的電磁波全透射，而通帶以外的電磁波則全反射，這種技術(shù)又叫做頻率選擇表面技術(shù)(Frequencyselective surface，F(xiàn)SS)。空間極化濾波器則往往借助于極化柵狀結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)某一極化方式的電磁波全透射，而其交叉極化模式則全反射。相較于比較成熟的頻率濾波技術(shù)，極化濾波技術(shù)往往在提高射頻信號的極化純度方面更具有應(yīng)用價(jià)值。

以上所述的漫散射RCS減縮技術(shù)與空間極化濾波技術(shù)存在如下缺陷：

現(xiàn)有的漫散射RCS減縮技術(shù)大都建立在金屬層之上，這就徹底阻斷了超材料板前后的信息傳輸。但在實(shí)際應(yīng)用中，往往需要不被外界探測的同時(shí)，還能夠感知外界信息，即敵人看不到我，但我仍可觀察敵人。因此就有必要設(shè)計(jì)一種電磁濾波器件，使其在具備某種通帶特性的同時(shí)能夠有效降低帶外RCS。

另外，傳統(tǒng)上的空間極化濾波器，其帶內(nèi)往往具備較好的單一極化通帶特性，但對通帶極化的交叉極化模式卻保持較高的鏡像反射，形成了較大的背向RCS，不利于全極化隱身，從而無法應(yīng)用于現(xiàn)代化的武器裝備中。

發(fā)明內(nèi)容

本申請的目的在于設(shè)計(jì)出低RCS特性的空間極化濾波器，來解決以上背景技術(shù)部分提到的技術(shù)問題。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：通過結(jié)合傳統(tǒng)的空間極化濾波器與新型漫散射技術(shù)，使得空間極化濾波器對帶內(nèi)極化波全通的同時(shí)(即對x極化波全透射，不改變x極化波的傳播路徑)，對帶外極化波(y極化波)漫散射，以實(shí)現(xiàn)背向低RCS的特性。具體地，本發(fā)明所述的空間極化濾波器由三層金屬層與兩層介質(zhì)層組成，所述三層金屬層中的第一金屬層為周期性排布的金屬柵條結(jié)構(gòu)，該第一金屬層能全反射y極化波，而保持對x極化波的高透性；所述三層金屬層中第二與第三金屬層是由兩類金屬貼片按照棋盤格方式分布的具有漫散射功能的金屬層，它們可將第一金屬層反射的y極化波進(jìn)行漫散射；所述兩層介質(zhì)層均由普通的印制電路板構(gòu)成。

在一些實(shí)施例中，第一金屬層為周期性排布的金屬柵條結(jié)構(gòu)，其中，所述金屬柵條的尺寸參數(shù)為：金屬柵條寬3.5mm，金屬柵條間距為5mm，金屬柵條厚度為0.036mm。所述的第一層金屬柵條層借鑒了傳統(tǒng)的空間極化濾波器的設(shè)計(jì)方法，即利用極化柵來實(shí)現(xiàn)極化濾波效果。