[实用新型]带吸型宽带频率选择结构

说明书

技术领域

本实用新型属于微波技术领域，涉及一种宽带吸波性频率选择结构，可作为低频段(VHF/UHF)天线的隐身天线罩,其潜在的应用场景包括军舰的综合通信桅杆等。

背景技术

在当前的军事应用中，各类作战平台对于隐身性能的要求越来越高。天线作为电子对战系统中的重要组成部分，其对雷达散射截面的贡献巨大。因此天线的雷达散射面积的缩减对整个平台隐身新能的提高起到决定性作用。在各种天线雷达散射面积缩减的方法中，频率选择表面天线罩是一种比较新颖的解决方案。

频率选择表面作为一种空间滤波器，其本身不能吸收电磁波，只是对不同工作频率、极化状态和入射角度的电磁波具有频率选择的特性。因此作为天线罩使用时，它是通过形状的变化使得雷达的反射波偏离入射方向，从而减小RCS。然而，这样缩减的仅仅是单站(monostatic)RCS。对于双站(bistatic)RCS的缩减，最终的解决办法还是将入射波吸收掉。理想中的天线罩，在工作频段内对电磁波透明，并将工作频带外的入射波全部吸收，以此达到减小天线雷达散射面积的目的。这种同时具备频率选择滤波和吸波特性的结构，被称之为吸波性频率选择表面/结构。

目前已报道的吸波性频率选择结构均为带通型，带吸型尚未有报道。实际上，在诸多低频段的系统中，例如军舰上的综合桅杆，还有各种针对通信信号的侦测系统，其天线大多工作在VHF和UHF频段，因此迫切需要低频段透射而高频段(雷达频率)吸波的天线罩。

实用新型内容

本实用新型的一个目的是针对现有技术的不足，提供一种带吸型宽带频率选择结构，采用单金属环吸波周期平面与三维带阻周期结构相结合的方式，搭建出宽带吸波性频率选择结构，能够实现高频段宽带吸波，低频段低插损透波的特性。这种结构厚度薄，结构简单，易于设计，便于加工，成本低。

本实用新型的带吸型宽带频率选择结构包括吸波面和带阻反射面。

所述的吸波面为周期性分布结构单元，每个单元无缝排布，包括第一介质基片、以及镀在第一介质基片上表面的金属环；所述的金属环为矩形结构，边长小于第一介质基片的两轴长度，金属环的四边中心处共焊接有四个射频电阻。

所述的金属环与第一介质基片的中心重叠。

上述第一介质基片的两轴长度指代第一介质基片的相邻两边长。

进一步地，所述的射频电阻阻值相同，其电阻阻值需具体情况具体分析。

所述的带阻反射面为周期性分布结构单元，每个单元包括第二介质基片、以及镀在第二介质基片两表面的若干带状金属条；第二介质基片宽度为14mm(2mm×7)，其高度与需要设定的频率有关。金属条高度与第二介质基片相同，宽度为1.7mm，相邻带状金属条间距为0.3mm。第二介质基片两表面对应的金属条形成介质填充的平行板波导；相邻两第二介质基片间留有空气间隙，相邻第二介质基片上的对应金属条之间形成空气填充的平行板波导。

吸波面与带阻反射面垂直设置，且留有间隔，该间隔大小需要结合吸波面进行联合设计才能实现特定的效果，关系为：环等效的电纳、吸波面介质板的电纳和该间隔的电纳三者的虚部之和能在吸波带中心频率附近为0，以此反射波在吸波面金属环上形成谐振并被射频电阻吸收。

具体工作原理：电磁波射入结构表面，直接通过吸波面，射到带阻反射面内部，带阻反射面由于其介质区域(介质填充的平行板波导)和空气区域(空气填充的平行板波导)的存在，导致在不同频率时，射入的电磁波每经过半个周期，介质区域(介质填充的平行板波导)和空气区域(空气填充的平行板波导)会因为同相或者异相分别产生反射零点或者传输零点，继而形成稳定、性能优异的周期性宽带带阻反射面。该带阻反射面性能类似于带阻滤波器，会形成通带和阻带(即反射带)，通带内的电磁波通过带阻反射面，反射带内的电磁波被反射到特定频段的吸波面，并被吸波面吸收。

本实用新型的另一个目的是提供上述宽带吸波性频率选择结构，在作为低频段(VHF/UHF)天线的隐身天线罩上的应用。

带吸型宽带频率选择结构具有以下优点：

(1)这种新型的带吸型频率选择结构在高频段表现为一个宽带吸波器，能较好地吸收入射电磁波；在低频段，对电磁波几乎透明，入射波和出射波均可低插损透过。这样的特性使其可以作为低频段(VHF，UHF)天线的天线罩时，既可降低RCS，又几乎不会降低天线的增益。

(2)这种新型的带吸型频率选择结构脱离传统的二维平面的堆叠，采用二维平面与三维结构相结合的方式，实现了极宽的低频通带特性，通带的插入损耗极小，并且在相邻高频处实现了宽吸波带。