[发明专利]具有反射和散射特性的宽带雷达散射截面积缩减超表面

说明书

本发明公开了一种具有反射和散射特性的宽带雷达散射截面积缩减超表面，包括若干个呈设定方式排布的方形结构单元，每个方形结构单元包括底层金属板单元、上层异形金属带单元和设置在底层金属板单元与上层异形金属带单元之间的介质基底单元；本发明能够在较宽的频带内集成两种特殊的功能，即对入射电磁波的反射和散射，从而实现镜面反射和RCS缩减的功能。

技术领域

本发明属于微波技术领域，涉及一种具有反射和散射特性的宽带雷达散射截面积缩减超表面。

背景技术

现代电磁环境的飞速发展对电子系统提出了愈加严峻的要求。因此，各种类型的超表面因其操控入射电磁波振幅、相位和极化的能力而受到广泛关注。超表面通常由一系列不同几何参数的亚波长单元组成，通常用于实现波束赋形、增益增强或雷达散射截面积(Radar Cross Section，RCS)降低等特性。其中，RCS降低是大多数电子系统的一个基本需求。

近年来，具有漫反射特性的编码超表面被广泛报道，该编码超表面能够有效地减小后向RCS，因为它能将入射的电磁波能量重新分配在不同的方向上。与传统的完美超材料电磁波吸收体或者加载损耗元件的电路模拟吸收体相比，编码超表面具有成本低、加工简单、工作频带宽、剖面小等优点。但不幸的是，这些具有RCS缩减的超表面通常只有单一的功能或者只在单一频带内工作。关于具有多功能和多波段特性的RCS缩减超表面的研究很少。另外，将多种功能、多频段集成到一个器件中，高度满足了现代技术的需求，能够更好地适应复杂的电磁环境。

因此，如何设计出一种具备多功能集成、多频段协同的RCS缩减超表面仍然是一个挑战。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种具有反射和散射特性的宽带RCS缩减超表面，能够在较宽的频带内集成两种特殊的功能，即对入射电磁波的反射和散射，从而实现镜面反射和RCS缩减的功能。

实现本发明的技术方案如下：

具有反射和散射特性的宽带雷达散射截面积缩减超表面，包括若干个呈设定方式排布的方形结构单元，每个方形结构单元包括底层金属板单元、上层异形金属带单元和设置在底层金属板单元与上层异形金属带单元之间的介质基底单元。

进一步地，所述上层异形金属带单元包括第一异形金属带和第二异形金属带，第一异形金属带和第二异形金属带沿着介质基底单元上表面的一条对角线设置。

进一步地，所述第二异形金属带由第一异形金属带以介质基底单元中心为旋转中心，旋转180°得到，且两者互不接触。

进一步地，所述第一异形金属带由4条金属带相互连接组成，其中两条金属带分别沿着介质基底单元的两条邻边设置，且长度相等；另外两条金属带和介质基底单元的对角线平行，两者长度不等且存在间距。

进一步地，所述上层异形金属带单元和底层金属板单元采用导电性金属材料制成。

进一步地，所述介质基底单元为PCB板材。

有益效果：

1、本发明所提供的具有反射和散射特性的宽带RCS缩减超表面在宽带RCS缩减频带内引入了两个镜面反射带，较好地实现了多功能集成和多频带协同，有利于超表面在现代复杂电子系统中的应用。

2、本发明所提供的超表面未加载集总器件，如集总电阻、电容等元件，因此通过简单的PCB加工工艺即可加工完成，因而成本低、精度高，且能在高频段(K，Ka及以上频段)稳定工作。

附图说明

图1(a)为本发明超表面结构单元三维示意图。

图1(b)为本发明超表面结构异形金属带示意图。

图2为本发明超表面在平面电磁波入射下的同极化反射系数。