[发明专利]基于新型散射对消方法的宽带RCS减缩超表面

说明书

本发明公开了一种基于新型散射对消方法的宽带RCS减缩超表面。所述宽带RCS减缩超表面由均匀排布的类“工”型表面金属贴片结构、中间介质基板以及底层金属层组成；类“工”型金属贴片的上下臂为弧形，上下臂形成带两个缺口的圆或椭圆形，上下臂中间有连接杆连接，类“工”型金属贴片的连接杆具有两种角度，并将这两种连接杆(旋转)角度的类“工”型金属贴片均匀排布单元按照扇形间隔排布的方式形成RCS减缩超表面。

技术领域

本发明属于超材料领域，尤其涉及一种基于新型散射对消方法的宽带RCS减缩超表面。

背景技术

雷达散射截面，英文简写为RCS，在一定程度上代表了现代武器系统对雷达探测体系的隐身性能。而随着现代战争的不断发展，隐身性能已经成为衡量现代武器系统生存能力的关键指标。目前而言，利用超材料来实现RCS减缩以达到电磁隐身的方法主要有电磁吸波与漫散射两种方法。对于电磁吸波方法来说，其原理是将照射的电磁能转化为内能耗散掉从而降低RCS，但此方法缺点是设备设计复杂且器件结构笨重，不利用与武器系统集成。对于漫散射的方法，其原理就是将照射的电磁波发散到其他方向从而有效降低背向RCS。这种漫散射的方法在一个极薄的二维平面上就可实现，比起电磁吸波，该方法大大降低了器件的复杂性，更易于武器系统集成。

传统上的漫散射方法主要有随机漫散射与散射对消两种。随机漫散射主要模拟粗糙面的漫散射来实现单双站RCS的缩减。其特点在于，相较于同等面积的金属板，其可以实现单双站RCS的减缩，但这种方法具有随机性，不可控，无法预测最强散射方向。而散射对消则往往是将反射相位差180度的两种单元按照棋盘格式的相位分布来排布，最终实现背向RCS的缩减，也就是单站RCS的缩减。其特点在于最强散射方向可控，但其双站RCS从理论上而言相对于同等面积尺寸的金属板至多只有6dB的缩减量。综上，随机漫散射方法的单双站RCS减缩幅度较为理想，但散射波束不可控，最大散射方向不可知；散射对消方法的散射波束虽然可控，但其双站RCS减缩量不理想，理论上最大仅仅可实现6dB的减缩。因此，有必要探索一种新的方法有效结合这两种方法的优势，在实现单双站RCS都大幅降低的同时，保持散射波束可控。同时，出于现实需求，同样需要保持宽带设计。

发明内容

本发明目的在于，提供一种基于新型散射对消方法的宽带RCS减缩超表面，设计出散射波束可控的RCS减缩超表面，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：一种基于散射对消方法的宽带RCS减缩超表面，所述宽带RCS减缩超表面由均匀排布的类“工”型表面金属贴片结构、中间介质基板以及底层金属层组成；类“工”型金属贴片的上下臂为弧形，上下臂形成带两个缺口的圆或椭圆形，上下臂中间有连接杆连接，类“工”型金属贴片的连接杆具有两种角度，并将这两种连接杆(旋转)角度的类“工”型金属贴片均匀排布单元按照扇形间隔排布的方式形成RCS减缩超表面。

中间连接杆具有两种角度是指两种中间连接杆互相垂直。

由12个至16个相同面积的扇形排布成一个圆形(或多边形)。

通过为类“工”型金属贴片结构设置不同的旋转角(体现在中间连接杆具有两种角度)来对交叉极化反射波产生180度的相位差。

在一些实施例中，该型基于新型散射对消方法的宽带RCS减缩超表面，其在二维表面上对交叉极化反射波的相位呈现扇形间隔分布方式。

在一些实施例中，所述的类“工”型金属贴片结构，通过为类“工”型金属贴片结构设置不同的旋转角实现对交叉极化反射波180度相位差的调制。

在一些实施例中，所述的类“工”型金属贴片结构，“工”型上下臂宽d1＝0.4mm，连接杆宽d＝0.2mm，“工”型上下臂的弧为圆弧，弧的圆心角“工”型圆弧圆心角的圆内半径r＝1.6mm。