[發明專利]一種通帶可重構吸/透一體頻率選擇表面及基本單元

在審

• 申請號: 202011314133.8
• 申請日: 2020-11-20
• 公開（公告）號: CN112510376A
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發明（設計）人: 黃修濤;張春波;樊君;張明秀;蔡汝峰;梁垠;張昊
• 申請（專利權）人: 航天特種材料及工藝技術研究所
• 主分類號: H01Q15/00
• 分類號: H01Q15/00;H01Q17/00;H01Q1/42
• 代理公司: 北京格允知識產權代理有限公司 11609
• 代理人: 張莉瑜

本發明涉及一種通帶可重構吸/透一體頻率選擇表面及基本單元，該基本單元包括：介質板、四個可變電容器和四個PIN二極管；介質板的一側表面上設有十字金屬線和十字形金屬環帶，構成十字金屬線的金屬臂嵌設可變電容器，十字形金屬環帶套設在十字金屬線的外側；介質板的另一側表面上設有十字金屬片和金屬方環，金屬方環套設在十字金屬片的外側，十字金屬片的每個凸出端均通過一個PIN二極管連接金屬方環的對應邊，PIN二極管設置在十字金屬片與金屬方環之間的間隔內，陰極連接十字金屬片，陽極連接金屬方環。本發明提供的頻率選擇表面及基本單元為吸/透一體式結構，具有尺寸小、厚度薄和實用性強特點。

技術領域

本發明涉及微波超材料技術領域，尤其涉及一種通帶可重構吸/透一體頻率選擇表面及基本單元。

背景技術

天線罩作為保護天線，使其免受惡劣環境影響的裝置，已被廣泛地應用于軍事和民用。普通介質天線罩雖然可以有效保護天線，但不能起到隱身作用，嚴重限制了其在軍事領域中的應用，而頻率選擇表面天線罩作為介質天線罩的升級版，可以實現對帶外威脅雷達波的RCS減縮。頻率選擇表面由無源諧振基本單元的周期陣列構成，其主要功能是對不同頻率、入射角及極化狀態下的電磁波呈現濾波特性。當頻率選擇表面應用到天線罩后，可以選擇性地透過己方工作電磁波，抑制敵方威脅信號，從而提高天線的隱身性能。

目前，大部分頻率選擇表面是把敵方電磁波反射到其他方向，使入射電磁波方向RCS縮減，但反射的電磁波方向同樣RCS很強，因此，傳統的頻率選擇表面僅能對單站雷達起到隱身效果，然而隨著反隱身技術的發展，勢必會部署更多的雷達站，而傳統的反射型頻率選擇表面隱身效果將大大降低。為了使頻率選擇表面天線罩具有雙站或多站隱身效果，頻率選擇表面帶外應該是吸收電磁波而不是反射電磁波，這就要求頻率選擇表面在擁有透波能力時同時具有吸收電磁波功能。現有的研究中，絕大部分吸/透一體頻率選擇表面調控性能固定，一旦頻率選擇表面制造加工完成，其電磁響應特性就無法改變。因此，為了解決以上問題，需要提供一種通帶可重構的吸波/透波一體頻率選擇表面。

發明內容

本發明的目的是針對上述至少一部分不足之處，提供一種具有透波和吸波特性，且通帶可調節的頻率選擇表面及基本單元。

為了實現上述目的，本發明提供了一種通帶可重構吸/透一體頻率選擇表面基本單元，包括：介質板、四個可變電容器和四個PIN二極管；

所述介質板的一側表面上設有十字金屬線和十字形金屬環帶；所述十字金屬線的中心位于所述介質板的中心，構成所述十字金屬線的金屬臂與所述介質板的邊平行，且每一個金屬臂上均嵌設有一個所述可變電容器；所述十字形金屬環帶套設在所述十字金屬線的外側，且形成的四個凸出端的內側分別與所述十字金屬線的四個金屬臂的末端對應相接；

所述介質板的另一側表面上設有十字金屬片和金屬方環；所述十字金屬片的中心位于所述介質板的中心，邊與對應的金屬臂平行；所述金屬方環套設在所述十字金屬片的外側，所述金屬方環的外邊緣與所述介質板的外邊緣對齊；所述十字金屬片的每個凸出端均通過一個所述PIN二極管連接所述金屬方環的對應邊，所述PIN二極管設置在所述十字金屬片與所述金屬方環之間的間隔內，陰極連接所述十字金屬片，陽極連接所述金屬方環。

優選地，所述介質板的介電常數范圍為4.4～4.6，損耗角正切為0.001～0.003。

優選地，所述介質板的邊長范圍為9.9～10.1mm，厚度范圍為0.9～1.1mm。

優選地，所述十字形金屬環帶的線寬范圍為0.2～0.4mm，形成的凸出端的內側間距范圍為3.4～3.6mm。

優選地，所述金屬臂的線寬范圍為0.1～0.3mm。

優選地，所述金屬方環的線寬范圍為0.9～1.1mm。

優選地，所述十字金屬片的凸出端與所述金屬方環的對應邊之間的間隔范圍為0.7～0.9mm。