[發明專利]一種工作在C波段的耐高溫寬帶RCS減縮超表面結構

有效

• 申請號: 202110072401.8
• 申請日: 2021-01-20
• 公開（公告）號: CN112928481B
• 公開（公告）日: 2022-11-08
• 發明（設計）人: 溫開懷;韓天成;陸海鵬;王昕;張麗;鄧龍江
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01Q15/00
• 分類號: H01Q15/00
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 閆樹平

本發明涉及人工電磁超表面，具體為一種工作在C波段的耐高溫寬帶RCS減縮超表面結構。本發明利用PB相位，將基本單元按兩種方式組合成方陣，排布于整個超表面結構的1、2、3和4四個象限，相鄰象限反射波干涉相消，從而實現寬帶RCS減縮。本發明超表面結構基于高介電、低損耗的氧化鋁陶瓷板，為高溫隱身材料設計提供新的思路；所設計的超表面結構不僅能耐高溫，而且還具備優異的溫度穩定性；將基本單元通過兩種相對旋轉90°的方式排布使得工程應用更為方便；在4.3?7.3GHz頻率范圍內實現?10dB以下的低反射，最小反射率在6GHz時可達到?22dB，具有優異的溫度穩定性，適用于高溫的工作環境。

技術領域

本發明涉及人工電磁超表面，具體為一種工作在C波段的耐高溫寬帶RCS減縮超表面結構，具有寬帶RCS減縮功能。

背景技術

隱身技術是提升武器裝備生存力、突防能力和作戰效能的關鍵，世界各軍事強國都給予高度重視并嚴密技術封鎖。武器裝備隱身的主要途徑是外形隱身技術和材料隱身技術。受飛行器氣動性能限制，單一的外形設計并不能實現理想的隱身性能。在平衡氣動性能及低雷達散射截面(RCS)外形設計前提下，使用隱身材料不失為一種最佳方案。隨著武器裝備的發展，新一代超音速戰機、遠程導彈等飛行器在高速飛行時其表面溫度通常在幾百度，而飛行器尾噴管溫度達到上千度。當溫度達到居里溫度以上，磁性吸收材料性能將全部失效，因此高溫隱身材料以電損耗型為主。

在高溫環境下，電損耗型吸波材料的相對復介電常數實部通常比常溫吸波材料要大，根據Fresnel(菲涅爾)理論可知，如果要實現吸波材料與自由空間良好的阻抗匹配，通常要求吸波材料的相對復介電常數和相對復磁導率相等。因此，電損耗型吸收材料具有頻帶窄、效率低、厚度大等缺點。

超表面是一種具有奇特物理性質的人工新材料，通過合理設計單元結構，可實現對電磁波的傳輸特性的精確調控，受到人們的廣泛重視。由于超表面的等效電磁參數不會因溫度超過居里溫度而喪失磁性，因此有望應用于高溫隱身材料。近幾年，越來越多的研究人員將常溫超表面的設計理念應用在高溫領域，試圖為高溫隱身材料設計提供理論指導和方向。目前，報道的高溫吸波超表面，概括起來可分為兩類：一類是基于電阻型貼片陣列的電阻型吸波超表面；另一類是基于金屬貼片陣列的導體型吸波超表面。二者的工作機理都是將電磁波能量轉化為熱能，從而實現電磁波的吸收。

發明內容

針對上述存在問題或不足，本發明的目的在于提出一種工作在C波段的耐高溫寬帶RCS減縮的相位超表面及其制備方法，為高溫隱身材料設計提供新思路。

具體技術方案如下：

一種工作在C波段的耐高溫寬帶RCS減縮超表面結構，由兩種基本單元按周期排布而成。

所述基本單元從下至上依次為金屬底板、中間耐高溫陶瓷基板和頂層的金屬圖形，其中金屬底板和中間耐高溫陶瓷基板為大小相適應堆疊的正方形。頂層的金屬圖形為大小相同的矩形，以矩形寬邊中線與所屬基本單元的對角線重疊放置，且寬邊中線的中點與基本單元的中點重疊。

具體的排布周期為：以整個超表面結構的中心點為原點，建立x-y坐標軸，以逆時針方向定義1、2、3和4共四個象限。將基本單元以其金屬圖形的寬邊中線與x軸正方向成45度的方向矩陣排布于第1、4象限，基本單元以其金屬圖形的寬邊中線與x軸負方向成45度的方式矩陣排布于第2、3象限，相鄰基本單元間距為零；且單一象限內基本單元的金屬圖形朝向一致，最終相鄰象限內的金屬圖形互成鏡像，1、3象限內的金屬圖形朝向一致，2、4象限內的金屬圖形朝向一致。最終每個象限內的基本單元以矩陣的方式排布為不低于6*6的方陣，且各象限的基本單元數量相同。