[发明专利]基于螺旋结构的雷达天线罩吸收体

说明书

技术领域

本发明属于电磁防护领域，具体涉及一种基于螺旋结构的雷达天线罩吸收体。

背景技术

在现代社会中，雷达大量应用于飞机、导弹、航海等领域，雷达罩的运用也日趋广泛。雷达天线罩用以保护天线，防止其受到雨雪等外界物理环境的干扰。此外，雷达隐身技术是当前隐身技术的研究重点之一，由雷达天线、天线罩及雷达舱内高频部件组成的雷达天线系统是飞行器头部区域的一个强散射源，其隐身效果直接影响飞行器的隐身效果。雷达罩作为雷达系统的重要组成部分，其性能好坏直接影响到雷达系统的功能。雷达天线罩通常具有一定的频率选择功能，可以减少周围发射天线的干扰。

通常情况下，天线罩由带通滤波器构成，但是，带通滤波器的频率响应在通带外具有很强的反射特性，不利于通信的保密或目标物的隐身。为了改善带通滤波器这一缺点，人们将吸收体的概念引入，从而组合形成了有频率选择特性的吸收体。这一类对某些频段吸收而对其他频率透明的周期结构，称之为有窗口的吸收体，英文称为Rasorber，有时也称为有频率选择特性的吸收体（Frequency-Selective Rasorber，FSR）。这种频率选择吸收体实现了通信和隐身的双重功能，因此具有广阔的应用前景。

近几年来，有学者提出一些雷达天线罩吸收体，但是在低剖面和成本控制上都有待提高的空间。沈忠祥教授的团队在《Frequency-Selective Rasorber Based on Square-Loop and Cross-Dipole Arrays》（IEEE）提出了一种基于方环阵列和十字偶极子阵列的雷达天线罩吸收体，这种结构使用了较多的集总元件，并且尺寸较大，加工成本高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于螺旋结构的雷达天线罩吸收体，在保证雷达天线罩吸收体的宽带特性的同时，解决了吸收体尺寸较大、成本较高等问题。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于螺旋结构的雷达天线罩吸收体，包括损耗层、无耗层和介质层，介质层包括第一介质基板和第二介质基板，第一介质基板位于第二介质基板正上方，两者之间为空气，损耗层印制在第一介质基板顶面，无耗层印制在第二介质基板底面。

所述损耗层包括若干个损耗层周期单元，所述损耗层周期单元包括四组沿其中心点以90°角旋转放置的L型结构和八个薄膜电阻，所述L型结构包括两个平行间隔嵌套设置的L型金属条带，以任意一组L型结构为基础，第二组L型结构的起始端位于第一组内侧的L型金属条带上，依次类推，四组L型结构内侧的L型金属条带围成损耗层周期单元的中心正方形，其中四个薄膜电阻分别位于四组L型结构的内侧L型金属条带上，且位于下一组L型结构的起始端中心；另外四个薄膜电阻分别位于四组L型结构的外侧L型金属条带上，且位于本损耗层周期单元的边界临近转角处。

所述无耗层包括若干个无耗层周期单元，每个无耗层周期单元包括一个方形贴片和方环贴片，方形贴片位于方环贴片中心，两者之间存在间隙。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：（1）本发明的雷达天线罩吸收体的厚度仅为0.077λ_L，单元周期尺寸为0.15λ_L（λ_L为雷达天线罩吸收体最低工作频率f_L所对应的波长），相比传统的雷达天线罩吸收体厚度和单元尺寸都减小了很多；（2）本发明的雷达天线罩吸收体的工作频段为1.79~5.13GHz，工作带宽96.5%，3dB传输频段为3.30~3.92GHz，带宽17.2%，当斜入射角达到30°时依然能有良好的性能，具有较宽的吸收频段和传输频段，以及稳定的斜入射特性；（3）本发明虽然由多层结构组成，但是损耗层是简单的金属贴片电路，配上薄膜电阻形成，无耗层则完全是简单的金属贴片电路，印制在第二介质基板上，没有复杂的工艺和图形，结构简单，加工容易，并且成本较低，重量较轻，适合大规模生产。

附图说明

图1为本发明基于螺旋结构的雷达天线罩吸收体的损耗层结构示意图。

图2（a）本发明损耗层周期单元的结构平面图。

图2（b）为本发明基于螺旋结构的雷达天线罩吸收体的单元结构的三维示意图。

图3（a）为本发明基于螺旋结构的雷达天线罩吸收体的无耗层的结构示意图。

图3（b）为本发明的无耗层周期单元的平面图。