[发明专利]空间极化滤波器

说明书

本发明公开了一种空间极化滤波器，该空间极化滤波器由三层金属层与两层介质层组成，三层金属层中的第一金属层为周期性排布的金属栅条结构，该第一金属层能全反射y极化波，而保持对x极化波的高透性；第二与第三金属层是由两类金属贴片按照棋盘格方式分布的具有漫散射表面的金属层，它们可将第一金属层反射的y极化波进行漫散射；两层介质层均由普通的印制电路板构成。本发明提供的空间极化滤波器不仅能够在宽带范围内实现极化滤波的效果，同时能够在Ku波段对y极化反射波进行漫散射从而大幅降低背向RCS，同时，该空间极化滤波器具有制作简便，效率高，多功能的特性。

技术领域

本发明属于微波技术领域，尤其涉及一种空间极化滤波器设计。

背景技术

雷达散射截面(Radar cross section，RCS)在雷达探测领域具有极其重要的地位，其大小直接关乎雷达探测的作用距离。而在现代战争中，为了提升飞行器的作战能力，世界各国都在不遗余力地发展RCS减缩技术，以降低飞行器被雷达探测的概率，提升飞行器的生存能力。现有技术中，利用超材料来降低RCS的主要途径有电磁吸波器与漫散射技术。电磁吸波器主要通过将照射的电磁能转化为内能耗散掉，从而达到降低背向RCS的目的。而漫散射技术则主要在不破坏物理表面的基础上，通过引入平面相位突变结构来模拟粗糙表面以达到发散波束从而降低背向RCS的目的。相较于电磁吸波器而言，基于超材料的漫散射技术往往具有简单、轻便且易于赋形等技术优势。

而基于超材料的另外一种电磁调控技术，电磁空间滤波器，由于具备空间滤波特性而被广泛应用于雷达探测、通讯等领域。具体而言，电磁空间滤波器主要有频率滤波和极化滤波。空间频率滤波器往往利用周期结构的谐振特性来实现特定频带内的电磁波全透射，而通带以外的电磁波则全反射，这种技术又叫做频率选择表面技术(Frequencyselective surface，FSS)。空间极化滤波器则往往借助于极化栅状结构来实现某一极化方式的电磁波全透射，而其交叉极化模式则全反射。相较于比较成熟的频率滤波技术，极化滤波技术往往在提高射频信号的极化纯度方面更具有应用价值。

以上所述的漫散射RCS减缩技术与空间极化滤波技术存在如下缺陷：

现有的漫散射RCS减缩技术大都建立在金属层之上，这就彻底阻断了超材料板前后的信息传输。但在实际应用中，往往需要不被外界探测的同时，还能够感知外界信息，即敌人看不到我，但我仍可观察敌人。因此就有必要设计一种电磁滤波器件，使其在具备某种通带特性的同时能够有效降低带外RCS。

另外，传统上的空间极化滤波器，其带内往往具备较好的单一极化通带特性，但对通带极化的交叉极化模式却保持较高的镜像反射，形成了较大的背向RCS，不利于全极化隐身，从而无法应用于现代化的武器装备中。

发明内容

本申请的目的在于设计出低RCS特性的空间极化滤波器，来解决以上背景技术部分提到的技术问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：通过结合传统的空间极化滤波器与新型漫散射技术，使得空间极化滤波器对带内极化波全通的同时(即对x极化波全透射，不改变x极化波的传播路径)，对带外极化波(y极化波)漫散射，以实现背向低RCS的特性。具体地，本发明所述的空间极化滤波器由三层金属层与两层介质层组成，所述三层金属层中的第一金属层为周期性排布的金属栅条结构，该第一金属层能全反射y极化波，而保持对x极化波的高透性；所述三层金属层中第二与第三金属层是由两类金属贴片按照棋盘格方式分布的具有漫散射功能的金属层，它们可将第一金属层反射的y极化波进行漫散射；所述两层介质层均由普通的印制电路板构成。

在一些实施例中，第一金属层为周期性排布的金属栅条结构，其中，所述金属栅条的尺寸参数为：金属栅条宽3.5mm，金属栅条间距为5mm，金属栅条厚度为0.036mm。所述的第一层金属栅条层借鉴了传统的空间极化滤波器的设计方法，即利用极化栅来实现极化滤波效果。