[发明专利]基于铁氧体吸波材料的三维宽带吸收式频率选择结构

说明书

本发明涉及基于铁氧体吸波材料的三维宽带吸收式频率选择结构。本发明采用为周期性分布结构，结构单元采用带通通道结合吸波通道结构方式，结合金属弯折线以及特定吸波材料可以实现一个宽通带并在通带两侧实现两个吸波带。结构单元上层平行板波导由金属弯折线、空气腔以及铁氧体吸波材料组成。下层平行板波导由金属化过孔以及介质基板组成。本发明可以实现低插损的通带，两个很宽的吸波带，对于斜入射的电磁波具有很好的稳定性。不仅仅可以应用于缩减单站雷达散射截面(RCS)，还可以用于双站乃至多站的RCS的缩减。

技术领域

本发明属于微波技术领域，涉及一种基于铁氧体吸波材料的三维宽带吸收式频率选择结构，可作为天线的隐身天线罩，其潜在的应用场景可以运用于飞机机头的雷达天线罩。

背景技术

在当代的军事对抗中，天线的雷达散射截面(Radar Cross Section，RCS)的缩减对整个作战平台的隐身性能的提高有着非常重要的意义。在各种天线雷达RCS缩减的方法中，基于频率选择表面/结构(Frequency selective surface/structure,FSS)的隐身天线罩获得了较为广泛的应用。该类型的天线罩允许通带内的电磁波透过，而将带外的电磁波反射至其他方向，从而降低了RCS。然而，这种方式仅对单站RCS的缩减有效，而无法对双站/多站探测网络起到隐身效果。为了解决这个问题，近年来一种新型的频率选择结构——吸收式频率选择结构(Absorptive Frequency Selective Structure,AFSS)被提出。它是一种能实现带内传输和带外吸收的频率选择结构。与FSS相比，AFSS将带外入射波的反射替换为了吸收，因此对单站和多站RCS的缩减都有不错的效果。

目前已报道的若干AFSS，其吸波功能都是通过构造不同的有耗谐振器来实现的。一般来说，有耗谐振器的带宽都比较有限。虽然通过在一个周期单元内构造多个具有相邻吸波频段的谐振器可以实现宽带吸波特性，但这样会使得结构过于复杂，大大增加了加工难度以及成本，并且加工误差较大从而降低结构的可靠性。总的来说，有耗谐振器在同时实现宽带吸波、较薄的厚度和简单的结构这三方面有着非常大的困难。更为重要的是，有耗谐振器需要焊接大量的电阻(某些宽带AFSS一个周期内的电阻就多达4到6个)。大量电阻的焊接增加了AFSS的加工成本，并且也降低了可靠性。为了解决这个问题，我们采用了具有宽带吸波特性且厚度很薄的铁氧体材料来实现宽带吸波，将其与三维FSS结构相结合来实现宽带吸波带。为了实现低插损的通带，我们舍弃了传统的集总串联电感电容，采用了一个铺设在介质板上的金属弯折线在通带的频段将吸波通道短路，从而避免了集总电感电容在高频的寄生效应，同时也避免了电感电容的焊接，降低了成本。本发明提出的AFSS具有一个通带和位于通带两侧的两个吸波带。其结构简单，且不需要使用任何集总元器件，故而也无需焊接，加工成本较低。该AFSS实现了优异性能和简单结构的融合。

发明内容

本发明针对以往基于有耗谐振器的AFSS难以兼顾较小的厚度、宽带吸波，加工成本低等问题，提出采用具有超宽带吸波特性的铁氧体吸波材料来实现吸波功能，将其结合到三维FSS中后巧妙地在吸波带的中间“挖”出一个通带，从而实现具有一个通带以及位于其两侧的宽带吸波带的AFSS，具有通带插损低、吸波率高、厚度薄、结构简单、设计灵活性高、加工成本低等优点。

为了达到以上目的，本发明的技术方案是这样实现的：

基于铁氧体吸波材料的三维宽带AFSS为周期性结构，每个结构单元沿着x、y轴无缝排布。每个周期结构单元由上下两层平行板波导(吸波通道和透波通道)堆叠而成。

所述上层平行板波导(吸波通道)由第一金属面、第二金属面、连接两金属面的背面反射金属面、第一金属下表面和第二金属上表面之间的铁氧体吸波面和入射端的金属曲折线构成。