[发明专利]一种具有高选通性的可调谐吸透一体材料

说明书

本发明提供一种具有高选通性的可调谐吸透一体材料，属于人工电磁材料技术领域。本发明通过在周期结构中阻抗层的等效电路中引入并联的LC结构，通过调整等效滤波器零点来实现对特定频点的高选通特性；并且通过改变变容二极管电容来调节谐振频率，从而实现透波频率的可调谐特性，由于在单元结构中仅采用单个变容二极管，引入的寄生电阻较小，因此可实现较小的插入损耗；同时频率选择表面层采用机械调谐结构，在实现透波频率可调谐目的的同时，避免引入额外的寄生电阻，以减小插入损耗。

技术领域

本发明属于人工电磁材料技术领域，具体涉及一种具有高选通性的可调谐吸透一体材料。

背景技术

在现代战略发展中，隐身与反隐身已成为日益重要的发展方向。为了实现电磁隐身的目的，常见的手段有：1.在飞机或者舰船等装备表面涂覆能够吸收电磁波的特种材料；2.基于电磁散射理论的特殊外形设计，使装备的雷达散射截面降低。然而，这两种方法都不适用于天线隐身。天线是重要散射源之一，以上两种方法均会影响天线的工作性能。

目前可行的解决方法为采用频率选择表面作为天线罩，实现对天线工作频率电磁波的选通。频率选择表面一般采用周期结构，是一种新型人工电磁材料，其本质为空间滤波器。通过加装频率选择表面，能够在天线的工作频段实现透波，而不影响天线的正常工作；在其他频段实现全反射，反射入射的电磁波。进一步地，基于电磁散射理论，设计频率选择表面的外形，可以将照射到天线上的电磁波反射至其他方向，消减前向雷达散射截面。然而，随着多站雷达和雷达组网技术的发展，仅消减前向雷达散射截面是不够的，反射至其他方向的电磁波仍可能被其他雷达侦测到。

吸透一体材料是一种近年来被大力研究的周期结构材料，在频率选择表面的基础上，通过加装阻抗层，使其可以在天线的工作频段实现透波，同时在其他频段实现吸波。这样既不会影响天线的正常工作，又能吸收其他频段的入射电磁波，避免多站雷达的侦测，从而实现电磁隐身。目前，已有公开报道的吸透一体材料其吸波频带大多为固定的一个频带，不能实现吸波频带的可调谐，在实际应用中缺乏灵活性，尤其限制了吸透一体材料在要求传输频率可变的领域的应用，因此研究可调谐的吸透一体材料是极具意义的。Lijie Wu等人设计了一种可调谐的吸透一体材料(Lijie Wu,Shuomin Zhong,Jifu Huang,etal.Broadband Frequency-Selective Rasorber With Varactor-TunableInterabsorption Band Transmission Window[J].IEEE Transactions on Antenna andPropagation,67(9),Sept.2019.)，其阻抗层采用双方环结构，在方环间加载变容二极管以调谐频率，并用四条微带加载电阻；其频率选择表面层采用常规的带通频率选择表面；但是这种吸透一体材料的阻抗层和频率选择表面层为了方便设计变容二极管的偏置电路而采用简单的结构，导致其对频率的选通性较差；除此之外，由于上下两层均使用变容二极管器件，引入了较大的寄生电阻，因此其插损较大。因此，设计一种新的吸透一体材料，能够实现电磁波频率调谐的同时具有高选通性、低插损是极具意义的。

发明内容

针对背景技术所存在的问题，本发明的目的在于提供一种具有高选通性的可调谐吸透一体材料。本发明通过在周期结构中阻抗层的等效电路中引入并联的LC结构，通过调整等效滤波器零点来实现对特定频点的高选通特性；并且通过改变变容二极管电容来调节谐振频率，从而实现透波频率的可调谐特性，由于在单元结构中仅采用单个变容二极管，引入的寄生电阻较小，因此可实现较小的插入损耗；同时频率选择表面层采用机械调谐结构，在实现透波频率可调谐目的的同时，避免引入额外的寄生电阻，以减小插入损耗。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：