[發明專利]一種頻率選擇吸波體

有效

• 申請號: 202011568085.5
• 申請日: 2020-12-25
• 公開（公告）號: CN113381194B
• 公開（公告）日: 2023-06-02
• 發明（設計）人: 張澎;鞠量;孫一凡
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司沈陽飛機設計研究所
• 主分類號: H01Q15/00
• 分類號: H01Q15/00;H01Q17/00
• 代理公司: 北京航信高科知識產權代理事務所(普通合伙) 11526
• 代理人: 劉傳準

本申請屬于微波技術領域，特別涉及一種頻率選擇吸波體。其結構自上而下包括損耗層和傳輸層，損耗層包括第一方環金屬貼片、圓環金屬貼片、四個焊有電阻元件的長方形金屬貼片、第一正方形介質板和第二方環金屬貼片組成；傳輸層包括金屬覆層，金屬覆層被方環縫隙、四個直角縫隙進行分割；所述第一方環金屬貼片和長方形金屬貼片覆在第一正方形介質板的上表面，第二方環金屬貼片覆在第一正方形介質板的下表面。申請具有高吸波率和低損耗的優點，可用于提升航空武器裝備寬頻雷達隱身能力，解決高隱身飛機機載射頻孔徑寬頻雷達隱身電磁窗設計難題。

技術領域

本申請屬于微波技術領域，特別涉及一種頻率選擇吸波體。

背景技術

頻率選擇表面是一種對空間不同頻段的電磁波顯現出透射、反射或吸收等不同特性的空間濾波器。對頻率選擇表面進行優化和重組，形成了具有雙層結構的頻率選擇吸波體。頻率選擇吸波體具有通帶低損耗透波，阻帶顯著吸波的濾波特性。相較于傳統的頻率選擇表面，能夠避免帶外反射。在保證被防護設備整體性能的同時，實現天線雷達截面積減縮，達到隱身的目的。

吸透一體化頻率選擇表面是指對空間中的電磁波同時具備吸收特性和透射特性的一類頻率選擇表面，其設計旨在實現天線工作頻段內的電磁波能正常透射，而工作頻段外的電磁波則被吸收掉，從而減少電磁波的反射。吸透一體化頻率選擇表面可應用于諸多頻段領域，目前所涉及頻段從L波段到K波段不等。

隨著雷達反隱身技術的發展，被傳統頻率選擇表面反射的帶外信號有可能被對方雷達偵測到，尤其某一方向較強的反射。而吸波/透波頻率選擇表面可以使帶外信號不是被反射，而是被吸收，這樣大大減少了安全隱患，提升作戰性能，這就是設計吸波/透波頻率選擇表面的初衷。為了改變傳統的“反射-傳輸-反射”模式為“吸收-傳輸-吸收”模式，通常可以利用等效電路模型方法來指導設計出吸波/透波頻率選擇表面。

現有的具有吸波/透波特性的頻率選擇吸波體包含損耗層和傳輸層，損耗層是一種帶有鍍銅通孔的超材料寬帶吸波體，傳輸層是由頻率選擇表面構成的。根據所需濾波特性構建等效電路從而得到電路參數，在損耗層上加載電阻元件來實現吸波的效果，構成頻率選擇吸波體。然后再在電阻元件兩端加載的串聯LC諧振器，構成通帶嵌入型頻率選擇吸波體。在諧振時，串聯LC諧振器阻抗為零，電阻不消耗能量，出現傳輸零點。根據Foster電抗定理，任何兩個相鄰的傳輸零點之間必有一個傳輸極點。損耗層等效電路中的三個LC電路產生三個傳輸零點，而三個傳輸零點之間存在兩個傳輸極點。由此，通過等效電路模型構造出具有“吸波-透波-吸波-透波-吸波”特性的頻率選擇吸波體。

例如，公開號為CN108539431B的中國發明專利中提出了一種基于并聯LC諧振器加載的通帶嵌入型頻率選擇吸波體，該吸波體根據并聯LC諧振器諧振時阻抗無窮大，且與其串聯的主路上電流為零的特性，阻止所加載電阻消耗電磁波能量，實現了透波通帶嵌入吸波頻帶。并且，并聯LC諧振器可以直接集成在加載有電阻的耶路撒冷十字形貼片的十字臂上，該結構不再需要布置額外的偏置電路，可用于簡化現有通帶嵌入型頻率選擇吸波體復雜的結構。

再如，2019年，Min?Guo和Qiang?Chen等人在期刊《IEEE?ANTENNAS?AND?WIRELESSPROPAGATION?LETTERS》第18卷5期第1頁發表的文章“Design?of?Dual-Band?Frequency-Selective?Rasorber”中，提出了一種具有雙波段傳輸和寬帶吸收特性的新型頻率選擇光柵(FSR)。基于Foster電抗定理，采用三種不同的串聯LC并聯結構實現雙諧振結構。串聯LC電路的三個阻抗零點之間有兩個阻抗極點，在這兩個阻抗零點之間可以得到兩個透明窗口。在帶通頻率選擇表面上刻蝕兩個不同形狀和尺寸的槽，實現了7.7和12.6GHz的兩個傳輸頻段，其中吸波頻段為3.7～11.1GHz。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術中的不足，提出了一種三頻段吸波雙頻段透波的頻率選擇吸波體，用于解決現有通帶嵌入型頻率選擇吸波體結構復雜的技術問題。解決了目前雙透波吸透一體化FSS在高頻吸波率不足的技術問題。