[發明專利]基于相位相消和阻抗吸波的超寬帶RCS縮減方法及結構

有效

• 申請號: 202011202456.8
• 申請日: 2020-11-02
• 公開（公告）號: CN112436288B
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發明（設計）人: 曾憲亮;吳為軍;譚輝;方重華
• 申請（專利權）人: 中國艦船研究設計中心
• 主分類號: H01Q15/02
• 分類號: H01Q15/02;H01Q17/00
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 張宇;胡建平

本發明公開了一種基于相位相消和阻抗吸波的超寬帶RCS縮減方法及結構，屬于電磁隱身與天線技術領域，首先構建棋盤結構，其中，所述棋盤結構由兩種反射相位不同的棋盤單元斜對角排列構成；然后，構建頻率選擇表面吸波體，其中，所述頻率選擇表面吸波體由周期型頻率選擇表面和集總電阻元件加載構成；最后，將所述棋盤結構放置于所述頻率選擇表面吸波體之上構成目標結構，其中，所述棋盤結構與所述頻率選擇表面吸波體的工作帶寬相鄰。通過本發明結合棋盤結構的相位相消與頻率選擇表面吸波體的阻抗吸波機理，實現了工作頻段的疊加。

技術領域

本發明屬于電磁隱身與天線技術領域，更具體地，涉及一種基于相位相消和阻抗吸波的超寬帶RCS縮減方法及結構。

背景技術

電磁隱身技術是一種通過減小軍事目標對雷達的有效散射截面，實現縮短敵方雷達探測距離的方法，該方法極大地提升了己方武器平臺的突防能力和生存力。目標的雷達散射截面(Radar Cross Section，RCS)大小是目標電磁散射特性的重要指標，RCS的縮減即意味著雷達天線探測距離的相應減小。根據雷達方程，最大探測距離與目標RCS的四次方根成正比關系。在RCS縮減10dB的情況下，雷達的探測距離將減小為原來的56％。因此，電磁隱身技術的核心在于采用有效的方法來降低目標的RCS大小。

RCS縮減方法主要包括外形設計和材料吸波兩種類型。第一種通過外形優化將散射電磁波偏轉到其它方向上，使得回波能量盡可能少地進入敵方雷達接收角域范圍，但該方法會降低武器裝備的氣動性能，并且某一方向上RCS的減小必然會導致另一方向上RCS的增大；第二種是利用特殊材料或結構，將入射電磁波轉化為熱能、化學能等其它形式的能量。實際應用中，該方法存在帶寬較窄、吸收強度較低等缺點，且受限于吸波材料的重量、體積等。隨著雷達探測設備工作頻段逐漸變寬，常規RCS縮減方法在寬頻帶雷達波探測下將變得更加困難。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提出了一種基于相位相消和阻抗吸波的超寬帶RCS縮減方法及結構，實現了超寬帶RCS縮減性能。

為實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供了一種基于相位相消和阻抗吸波的超寬帶RCS縮減方法，包括：

構建棋盤結構，其中，所述棋盤結構由兩種反射相位不同的棋盤單元構成，每一種棋盤單元周期排列后均以斜對角線分布；

構建頻率選擇表面吸波體，其中，所述頻率選擇表面吸波體由周期型頻率選擇表面和集總電阻元件加載構成；

將所述棋盤結構放置于所述頻率選擇表面吸波體之上構成目標結構，其中，所述棋盤結構與所述頻率選擇表面吸波體的工作帶寬相鄰。

在一些可選的實施方案中，由周期分布的銅箔方框組成第一棋盤單元，由周期分布的銅箔圓片組成第二棋盤單元，由所述第一棋盤單元與所述第二棋盤單元均以斜對角線分布，以構成所述棋盤結構。

在一些可選的實施方案中，所述第一棋盤單元與所述第二棋盤單元的周期均不大于對應單元的一個工作波長，所述第一棋盤單元與所述第二棋盤單元的總邊長均不小于對應單元的一個工作波長。

在一些可選的實施方案中，所述周期型頻率選擇表面為周期分布的銅箔方框，在各方框的四條邊中間位置處均設置具有一定寬度的縫隙，在縫隙中間焊接集總電阻元件，以構成所述頻率選擇表面吸波體。

在一些可選的實施方案中，所述頻率選擇表面吸波體中的周期分布的銅箔方框的周期不大于頻率選擇表面吸波體的一個工作波長。

在一些可選的實施方案中，位于上層的棋盤結構和下層的頻率選擇表面吸波體總邊長大小相同，均不小于對應結構的兩個工作波長。

在一些可選的實施方案中，所述棋盤結構附著于第一介質襯底上方，所述頻率選擇表面吸波體附著于第二介質襯底上方，在所述第二介質襯底之下為金屬背板，在所述第一介質襯底與所述頻率選擇表面吸波體之間及所述第二介質襯底與所述金屬背板之間均為空氣隔層。