[發明專利]一種基于水的熱可調型頻率選擇吸波體

在審

• 申請號: 201910029685.5
• 申請日: 2019-01-11
• 公開（公告）號: CN109509989A
• 公開（公告）日: 2019-03-22
• 發明（設計）人: 孔祥鯤;嚴祥熙;王奇
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H01Q17/00
• 分類號: H01Q17/00;H01Q15/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種基于水的熱可調型頻率選擇吸波體，屬于隱身領域。包括上層容器(1)、中間水層(2)及下層基板(4)，所述下層基板(4)上表面周期排布十字形金屬縫隙(3)，所述上層容器(1)與下層基板上表面排布的十字形金屬縫隙(3)保持結構一致，二者構成密閉結構；所述中間水層(2)則填充在該密閉結構中。本發明通過將頻率選擇表面與水這種電磁波高損耗介質結合起來，構建了吸波/透波一體化結構，并實現良好阻抗匹配，達到透射窗口插損小的性能指標。本發明以水的色散特性為研究基礎，通過對水的溫度調控，獲得電磁波吸收頻帶的熱可調諧性能。

技術領域

本發明涉及一種基于水的熱可調型頻率選擇吸波體，具體來說，是一種高損耗介質組成的可調諧頻率選擇吸波體，屬于隱身技術領域。

背景技術

隨著隱身技術的發展與進步，隱身飛行器平臺上的雷達天線系統以及各種射頻傳感器成為雷達散射截面(RCS)的主要貢獻源，其隱身技術對于飛行器整體的隱身性能至關重要。但是雷達天線作為信息交互的最前端，必須保證自身正常收發電磁波，不能直接應用外形隱身技術或者涂覆雷達吸波材料等方法來實現其隱身技術。而目前，國內外采用最廣泛的隱身技術是頻率選擇表面(FSS)技術。

FSS是一種周期性排列的貼片或者縫隙陣列，一般為無耗結構，它與電磁波相互作用會表現出帶通、帶阻等濾波響應，就其本質而言是一個空間濾波器，被廣泛應用在隱身雷達天線罩的設計中，用來減小系統的RCS。其中基于帶通型FSS設計的天線罩，往往通過共形技術，將帶外傳輸的電磁波反射到其他方向，減小后向散射；這往往導致目標單站RCS的縮減，而不能有效縮減雙站RCS，達不到真正隱身的目的。為了改善這一缺點，減少帶外的反射特性，電磁超材料吸波體的概念被引入天線罩的設計中，形成具有頻率選擇特性的吸波體。這一類對某些頻帶吸收而對某些頻帶透明的周期結構，稱之為有透射窗口的吸波體。這種頻率選擇吸波體實現了頻帶透明和隱身的雙重功能，因此具有廣闊的應用前景。

隨著現有技術的不斷發展，研究可調諧帶外吸收型電磁超材料頻選結構對于吸波、隱身以及極化轉換等應用來說具有更高的實用價值，它也是未來電磁超常媒質頻率選擇吸波體研究的一個重要熱點。傳統的頻率選擇吸波體多以電阻元器件或者高阻表面等多層復雜結構來實現吸波/透波一體化設計，并且傳統的可調諧頻率選擇吸波體更多以搭載pin二極管為主，但帶來結構復雜、加工難度大、走線繁瑣等問題。因此，本發明通過地球上分布最為廣泛的資源---水，提供一種高損耗介質組成的可調諧頻率選擇吸波體；相對于傳統結構來說，其更大程度地節約成本，制備方便且結構簡易，更具獨特性地實現了電磁波吸收頻帶的可調諧性能。

發明內容

發明目的：針對上述背景技術，本發明旨在提供一種新穎、電磁性能優異的可調諧型頻率選擇吸波體，克服上述現有技術中存在的問題。

為了解決上述技術問題，本發明設計一種基于水的熱可調型頻率選擇吸波體，所述單元結構包括上層容器(1)、中間水層(2)、下層基板(4)以及下層基板上表面周期排布十字縫隙型頻率選擇表面(3)，所述上層容器(1)與排布的縫隙型頻率選擇表面(3)保持結構一致性，同時上層容器(1)的下表面突出十字形隔板，延伸至縫隙型頻率選擇表面(3)處，進而構成密閉結構，所述中間水層(2)則填充在該密閉結構中。

本發明通過對所述基于水的頻率選擇吸波進行橫、縱向的周期性排布，保證了所述單元結構的中間水層(2)內部處處連通，更恰當地利用水的流動特性；同時，由于密閉結構的形狀，中間水層(2)在填充時被集中性分布成左上、右上、左下、右下等四個矩形方塊；每個矩形方塊均與相鄰三個單元結構中的矩形方塊相連接，構成高損耗諧振腔體，實現了基于水的電磁波寬頻段吸收性能。

本發明通過下層基板(4)及其正表面刻蝕的十字型金屬縫隙，實現了頻率選擇的功能：滿足某特定頻段無損耗的透射，從而產生低損耗的透射窗口；但對通帶外的頻段起到金屬背板作用，從而使得入射電磁能量更好地被具有電磁波高損耗性能的水所損耗掉，進而構建出吸波/透波一體化結構設計。

本發明的有益效果在于：