[发明专利]基于三频人工磁导体结构的可重构相位调制屏

说明书

本发明公开了一种基于三频人工磁导体结构的可重构相位调制屏，通过PIN二极管的“通”和“断”控制金属贴片上的电流分布，从而使得周期单元在不同的频率点，实现其在同相反射和反射之间的切换，进而实现上述周期结构在不同的频率点处对入射电磁波的吸收。在不同的工作频段，通过独立控制PIN二极管在一个周期内“导通”所占的时间比，即占空比，实现对多个频段的特性进行自由调控的功能。本发明采用的人工磁导体结构，结构简单，易于加工，且厚度远远比小于工作波长的十分之一，体积和成本大大降低。

技术领域

本发明属于微波电路技术领域，尤其涉及一种基于三频人工磁导体结构的可重构相位调制屏。

背景技术

雷达反射截面(radar cross section，RCS)是目标在雷达波的照射下产生的回波强度的一种物理量，当目标尺寸越大，雷达截面也越大。RCS通常广泛应用于军事战争，特别是它的雷达探测技术和雷达隐身技术。随着对隐身技术的需求越来越高，低RCS材料受到越来越多的关注。较为广泛应用的隐身技术包括外表修饰，电磁对消技术、雷达吸波材料(Radar Absorbing Material，RAM)等。雷达吸波材料将电磁波能量转化为电能，从而减少能量的反射达到隐身的需求。

20世纪90年代后期，Chambers教授和Tenant教授将相位调制的概念引入到微波吸收体的设计当中。与前述隐身机理不同，基于相位调制技术的微波吸收体是对入射电磁波的能量进行频率上的偏移，保证反射信号落在雷达接收机通带范围之外，从而实现低反射率。传统的相位调制屏是由金属板，四分之一波长的介质隔层和周期贴片阵列组成，厚度较厚。因此，隐身材料的发展方向是：厚度薄，重量轻，吸收频带宽等。

人工磁导体(Artificial Magnetic Conductor，AMC)作为一种超材料，具有在特定频率范围内对平面波呈现同相反射的电磁特性。普通的金属接地面作为低阻抗面，反射率R＝-1，而人工磁导体具有很高的阻抗且反射率R＝+1，有在特定频率范围内对平面波呈现同相反射的电磁特性，并且有效降低了材料厚度，在隐身方面有了很大的进展。

但是，一般的AMC同相反射带宽有限且只有一个频率点。因此，为了达到更好的隐身效果，实现多频AMC具有重大的意义。多频AMC设计方法有很多种，包括多层频率表面选择表面(FSS)、扰动平面AMC、高阶共振和GA技术，平面同心片AMC。

发明内容

发明目的：针对以上问题，本发明提出一种基于三频人工磁导体结构的可重构相位调制屏，通过控制PIN二极管的开关状态来改变AMC同相反射点的位置，可以实现对雷达隐身的效果，有多个频点，可以自由的切换，且工作频段互不干扰。

技术方案：为实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案是：一种三频人工磁导体结构，包括二维周期排布的人工磁导体单元17，所述人工磁导体单元17中心对称，包括上层贴片、中间介质基板15和底层金属地面16，所述上层贴片包括位于中心位置的大多边形金属贴片1和四个角的小多边形金属贴片，印制在介质基板15上，并通过金属化通孔与金属地面16相连；且大多边形金属贴片1与小多边形金属贴片之间由四个PIN二极管相连接。

进一步地，所述大多边形金属贴片1通过金属化通孔2与金属地面16相连，所述四个小多边形金属贴片，第一小多边形金属贴片7，第二小多边形金属贴片8，第三小多边形金属贴片9，第四小多边形金属贴片10，分别通过第一四分之一圆柱金属化通孔11、第二四分之一圆柱金属化通孔12、第三四分之一圆柱金属化通孔13、第四四分之一圆柱金属化通孔14与金属地面16相连。

进一步地，所述大多边形金属贴片1为正方形及在四周加上一定宽度的矩形实心贴片。

进一步地，第一小多边形金属贴片7、第二小多边形金属贴片8、第三小多边形金属贴片9和第四小多边形金属贴片10为小正方形及在一侧加上一定宽度的矩形实心贴片。