[发明专利]一种具有高透射率透波窗口的宽带吸波结构

说明书

本发明公开了一种具有高透射率透波窗口的宽带吸波结构，包括底层介质基板、中层介质基板和上层介质基板；底层介质基板上和中层介质基板上设有方环形谐振单元结构；上层介质基板为四块SSPP单元结构相互垂直交叉排列形成的井字形结构；沿垂直交叉排列的SSPP单元结构表面排列有条带栅格结构；在带凹槽方环形谐振单元结构和条带栅格结构上设有集总电阻。该结构能够进一步提高吸透一体结构的吸波和透波性能，本发明具有超宽带、高吸收率、高透射率的特点，透波频段覆盖了雷达通常工作的X波段，更有利于其在隐身天线罩中的应用。

技术领域

本发明属于人工超材料技术领域，具体涉及一种具有高透射率透波窗口的宽带吸波结构。

背景技术

近年来，雷达隐身技术不断发展，吸波材料的应用是武器平台隐身设计的重要方式之一，但传统吸波材料质量重、造价高，在实际应用中有很大及局限性。超材料概念的提出，为吸波材料的设计提供了新的设计方向。电磁超材料是一种新型的人工材料，由人为设计的单元结构周期性排列组成，具有独特的电磁波调控性能。2008年，第一款基于超材料设计的“完美吸波”结构被Landy等人提出，该结构由金属-介质-金属三层构成的，能够在11.48GHz达到吸波峰值96％。此后，随着计算和加工技术的不断发展，基于超材料设计的具有宽带、多频段、高稳定性、高吸收率等特点的吸波结构被广泛研究。其中，具有吸透一体特性的结构，即具有吸波特性，又能够在固定的频段透射电磁波，能够替代带通型频率选择表面(Frequency Selective Surface，FSS)，应用于天线罩的设计，能够实现天线带外双站RCS减缩的作用。

关于吸透一体结构的研究虽然取得了一定的进步，但也会存在吸收率较低、吸波和透波带频段较窄等问题。例如，南京航空航天大学申请的专利《吸透一体频率选择表面》(申请号：CN201810178556.8，公开号：CN108270085A)中，提出一种由弯曲条状金属贴片、第一类型方形介质基板、贴片电阻、空气层、第二类型方形介质基板、方形金属贴片和方环金属贴片构成的多层吸透一体结构，在保证C波段内宽频带的低插损透波的同时，使得透波频带上下均具有吸波频带，但其吸波频段带宽很窄，且吸收率较低。

段坤等学者在现代雷达期刊中发表的《一种宽通带低插损的吸透一体频率选择表面》中也提出一种具有吸透一体特性的双层频率选择表面结构，由无耗带通层和损耗层组成，两层基本单元分别是耶路撒冷型缝隙单元和十字开缝单元，损耗层由集总电阻加载于相邻十字开缝单元间实现损耗吸收。该结构具有宽通带、低插损的特点，但只有一个吸波带，吸波带宽较窄，无法实现双边吸波的作用。

总而言之，现有的吸透一体结构无法同时满足宽带、高吸收率和高透波率的特性，并且透波窗口通常无法覆盖X波段，不利于吸透一体结构在隐身天线罩设计中的应用。

发明内容

为解决现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种具有高透射率透波窗口的宽带吸波结构，具有带内吸波/带外吸波特性。具有带内吸波/带外透波的特性，可用于替代传统的带通型频率选择表面结构，应用于隐身天线罩的设计，保证天线正常工作的前体现，实现带外双站雷达散射截面缩减。

表面等离激元(Surface Plasmon Polariton，SPP)是一种沿着介质和导体界面方向传播的电磁波，在沿界面上呈现约束并以倏逝波的形式衰减，能够在微波频段激发SPP模式的结构被称为人工表面等离激元(spoof surface plasmon polaritons，SSPP)。因此，除了基于FSS结构设计吸透一体结构的方法外，基于SSPP能够形成衰减波的特殊电磁特性，也能够设计成为具有宽带、高吸收率的吸透一体结构。本发明就是一种基于FSS与SSPP结构设计的一种级联结构，用于解决现有吸透一体结构吸波带宽或透波带宽较低的问题，进一步提高吸透一体结构的实际应用价值。

本发明是通过下述技术方案来实现的。

本发明提供了一种具有高透射率透波窗口的宽带吸波结构，包括底层介质基板、中层介质基板和上层介质基板；