[發明專利]基于三頻人工磁導體結構的可重構相位調制屏

在審

• 申請號: 201811517097.8
• 申請日: 2018-12-12
• 公開（公告）號: CN109687163A
• 公開（公告）日: 2019-04-26
• 發明（設計）人: 常玉梅;王琳;李波;薄亞明;祝雷
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H01Q17/00
• 分類號: H01Q17/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 吳海燕

本發明公開了一種基于三頻人工磁導體結構的可重構相位調制屏，通過PIN二極管的“通”和“斷”控制金屬貼片上的電流分布，從而使得周期單元在不同的頻率點，實現其在同相反射和反射之間的切換，進而實現上述周期結構在不同的頻率點處對入射電磁波的吸收。在不同的工作頻段，通過獨立控制PIN二極管在一個周期內“導通”所占的時間比，即占空比，實現對多個頻段的特性進行自由調控的功能。本發明采用的人工磁導體結構，結構簡單，易于加工，且厚度遠遠比小于工作波長的十分之一，體積和成本大大降低。

技術領域

本發明屬于微波電路技術領域，尤其涉及一種基于三頻人工磁導體結構的可重構相位調制屏。

背景技術

雷達反射截面(radar cross section，RCS)是目標在雷達波的照射下產生的回波強度的一種物理量，當目標尺寸越大，雷達截面也越大。RCS通常廣泛應用于軍事戰爭，特別是它的雷達探測技術和雷達隱身技術。隨著對隱身技術的需求越來越高，低RCS材料受到越來越多的關注。較為廣泛應用的隱身技術包括外表修飾，電磁對消技術、雷達吸波材料(Radar Absorbing Material，RAM)等。雷達吸波材料將電磁波能量轉化為電能，從而減少能量的反射達到隱身的需求。

20世紀90年代后期，Chambers教授和Tenant教授將相位調制的概念引入到微波吸收體的設計當中。與前述隱身機理不同，基于相位調制技術的微波吸收體是對入射電磁波的能量進行頻率上的偏移，保證反射信號落在雷達接收機通帶范圍之外，從而實現低反射率。傳統的相位調制屏是由金屬板，四分之一波長的介質隔層和周期貼片陣列組成，厚度較厚。因此，隱身材料的發展方向是：厚度薄，重量輕，吸收頻帶寬等。

人工磁導體(Artificial Magnetic Conductor，AMC)作為一種超材料，具有在特定頻率范圍內對平面波呈現同相反射的電磁特性。普通的金屬接地面作為低阻抗面，反射率R＝-1，而人工磁導體具有很高的阻抗且反射率R＝+1，有在特定頻率范圍內對平面波呈現同相反射的電磁特性，并且有效降低了材料厚度，在隱身方面有了很大的進展。

但是，一般的AMC同相反射帶寬有限且只有一個頻率點。因此，為了達到更好的隱身效果，實現多頻AMC具有重大的意義。多頻AMC設計方法有很多種，包括多層頻率表面選擇表面(FSS)、擾動平面AMC、高階共振和GA技術，平面同心片AMC。

發明內容

發明目的：針對以上問題，本發明提出一種基于三頻人工磁導體結構的可重構相位調制屏，通過控制PIN二極管的開關狀態來改變AMC同相反射點的位置，可以實現對雷達隱身的效果，有多個頻點，可以自由的切換，且工作頻段互不干擾。

技術方案：為實現本發明的目的，本發明所采用的技術方案是：一種三頻人工磁導體結構，包括二維周期排布的人工磁導體單元17，所述人工磁導體單元17中心對稱，包括上層貼片、中間介質基板15和底層金屬地面16，所述上層貼片包括位于中心位置的大多邊形金屬貼片1和四個角的小多邊形金屬貼片，印制在介質基板15上，并通過金屬化通孔與金屬地面16相連；且大多邊形金屬貼片1與小多邊形金屬貼片之間由四個PIN二極管相連接。

進一步地，所述大多邊形金屬貼片1通過金屬化通孔2與金屬地面16相連，所述四個小多邊形金屬貼片，第一小多邊形金屬貼片7，第二小多邊形金屬貼片8，第三小多邊形金屬貼片9，第四小多邊形金屬貼片10，分別通過第一四分之一圓柱金屬化通孔11、第二四分之一圓柱金屬化通孔12、第三四分之一圓柱金屬化通孔13、第四四分之一圓柱金屬化通孔14與金屬地面16相連。

進一步地，所述大多邊形金屬貼片1為正方形及在四周加上一定寬度的矩形實心貼片。

進一步地，第一小多邊形金屬貼片7、第二小多邊形金屬貼片8、第三小多邊形金屬貼片9和第四小多邊形金屬貼片10為小正方形及在一側加上一定寬度的矩形實心貼片。