[发明专利]一种工作在C波段的耐高温宽带RCS减缩超表面结构

说明书

本发明涉及人工电磁超表面，具体为一种工作在C波段的耐高温宽带RCS减缩超表面结构。本发明利用PB相位，将基本单元按两种方式组合成方阵，排布于整个超表面结构的1、2、3和4四个象限，相邻象限反射波干涉相消，从而实现宽带RCS减缩。本发明超表面结构基于高介电、低损耗的氧化铝陶瓷板，为高温隐身材料设计提供新的思路；所设计的超表面结构不仅能耐高温，而且还具备优异的温度稳定性；将基本单元通过两种相对旋转90°的方式排布使得工程应用更为方便；在4.3‑7.3GHz频率范围内实现‑10dB以下的低反射，最小反射率在6GHz时可达到‑22dB，具有优异的温度稳定性，适用于高温的工作环境。

技术领域

本发明涉及人工电磁超表面，具体为一种工作在C波段的耐高温宽带RCS减缩超表面结构，具有宽带RCS减缩功能。

背景技术

隐身技术是提升武器装备生存力、突防能力和作战效能的关键，世界各军事强国都给予高度重视并严密技术封锁。武器装备隐身的主要途径是外形隐身技术和材料隐身技术。受飞行器气动性能限制，单一的外形设计并不能实现理想的隐身性能。在平衡气动性能及低雷达散射截面(RCS)外形设计前提下，使用隐身材料不失为一种最佳方案。随着武器装备的发展，新一代超音速战机、远程导弹等飞行器在高速飞行时其表面温度通常在几百度，而飞行器尾喷管温度达到上千度。当温度达到居里温度以上，磁性吸收材料性能将全部失效，因此高温隐身材料以电损耗型为主。

在高温环境下，电损耗型吸波材料的相对复介电常数实部通常比常温吸波材料要大，根据Fresnel(菲涅尔)理论可知，如果要实现吸波材料与自由空间良好的阻抗匹配，通常要求吸波材料的相对复介电常数和相对复磁导率相等。因此，电损耗型吸收材料具有频带窄、效率低、厚度大等缺点。

超表面是一种具有奇特物理性质的人工新材料，通过合理设计单元结构，可实现对电磁波的传输特性的精确调控，受到人们的广泛重视。由于超表面的等效电磁参数不会因温度超过居里温度而丧失磁性，因此有望应用于高温隐身材料。近几年，越来越多的研究人员将常温超表面的设计理念应用在高温领域，试图为高温隐身材料设计提供理论指导和方向。目前，报道的高温吸波超表面，概括起来可分为两类：一类是基于电阻型贴片阵列的电阻型吸波超表面；另一类是基于金属贴片阵列的导体型吸波超表面。二者的工作机理都是将电磁波能量转化为热能，从而实现电磁波的吸收。

发明内容

针对上述存在问题或不足，本发明的目的在于提出一种工作在C波段的耐高温宽带RCS减缩的相位超表面及其制备方法，为高温隐身材料设计提供新思路。

具体技术方案如下：

一种工作在C波段的耐高温宽带RCS减缩超表面结构，由两种基本单元按周期排布而成。

所述基本单元从下至上依次为金属底板、中间耐高温陶瓷基板和顶层的金属图形，其中金属底板和中间耐高温陶瓷基板为大小相适应堆叠的正方形。顶层的金属图形为大小相同的矩形，以矩形宽边中线与所属基本单元的对角线重叠放置，且宽边中线的中点与基本单元的中点重叠。

具体的排布周期为：以整个超表面结构的中心点为原点，建立x-y坐标轴，以逆时针方向定义1、2、3和4共四个象限。将基本单元以其金属图形的宽边中线与x轴正方向成45度的方向矩阵排布于第1、4象限，基本单元以其金属图形的宽边中线与x轴负方向成45度的方式矩阵排布于第2、3象限，相邻基本单元间距为零；且单一象限内基本单元的金属图形朝向一致，最终相邻象限内的金属图形互成镜像，1、3象限内的金属图形朝向一致，2、4象限内的金属图形朝向一致。最终每个象限内的基本单元以矩阵的方式排布为不低于6*6的方阵，且各象限的基本单元数量相同。