[发明专利]基于圆二色性的吸透一体化频率选择表面及天线罩

说明书

本发明涉及天线与天线罩技术领域，公开了一种基于圆二色性的吸透一体化频率选择表面及天线罩，包括：自上而下依次层叠的圆二色性单元层、介质基板层和频率选择表面层；所述圆二色性单元层包括多个单元，每个单元由2×2的圆二色性单元阵列组成，所述圆二色性单元阵列通过在超薄的二维手性单元中加载电阻膜实现；所述介质基板层为低损耗的介质基板；频率选择表面层为低通高阻型、高通低阻型或带通型频率选择表面；圆二色性单元层、介质基板层和频率选择表面层通过胶膜粘接，形成吸透一体化频率选择表面，这种基于圆二色性的吸透一体化频率选择表面及天线罩，厚度薄、重量轻、过渡带窄、吸收频带可设计性强、极化相关性可定制、加工简单等优点。

技术领域

本发明属于天线与天线罩技术领域，具体涉及基于圆二色性的吸透一体化频率选择表面及天线罩。

背景技术

频率选择表面(Frequency Selective Surfaces,FSSs)隐身天线罩通过带内透射带外反射实现电磁孔径的隐身设计，本质上属于外形隐身范畴。但是随着隐身技术和反隐身技术的进一步发展，隐身装备的隐身性能指标要求不断提高，需要在频率选择表面带外外形隐身基础上进一步改善带外隐身性能；另一方面，装备的部分电磁孔径的天线罩无法通过外形实现隐身，或者通过外形隐身无法达到隐身指标。例如，对于隐身大飞机(运输机、轰炸机等)和大型舰船来说，其外形可设计性有限，仅仅靠外形设计不足以实现隐身指标，尤其是机翼前缘和舰船桅杆等部位，需要设计新型的吸透一体频率选择表面(AbsorptiveFrequency Selective Surfaces,AFSSs)来吸收带外电磁波，进一步改善天线罩的带外隐身性能。目前，吸透一体频率选择表面主要通过传统频率选择表面与吸波材料复合设计实现，在传统频率选择表面的阻带内，频率选择表面作为吸波材料的反射背板，可以提高吸波材料的吸收效率；在通带内，由于频率选择表面高效的透波特性，通过优化频选与吸波单元结构降低吸波材料对电磁波的吸收效率，最终实现吸透一体频率选择表面。尽管如此，基于此机理设计实现的吸透一体频率选择表面天线罩难以有效兼顾带内透波性能和带外隐身性能。首先，频率选择表面的阻带抑制特性直接影响吸透一体频率选择表面的带外吸收性能；其次，吸透一体频率选择表面中吸波材料的引入不可避免地会影响其带内透波性能，尤其对于带通型吸透一体频率选择表面；另外，基于复合吸波材料实现的吸透一体频率选择表面的过渡带通常很宽，严重制约其工程应用。

超表面作为一种二维形式的超材料，可实现对电磁波的幅值、相位、极化、频率等基本特性自由调控，因此广泛应用于电磁波的传播与散射调控之中。

圆二色性是指生物化学手性分子对不同旋向的圆偏振光的差分吸收。同样，在微波频段可通过手性单元结构实现对不同旋向的圆极化波的差分吸收。利用圆二色性实现电磁波的吸收具有独特的优势：第一，采用亚波长尺度的超表面结构单元作为基本设计单元，基于手性单元的谐振实现吸收，因此可以设计超薄的高效吸波体；第二，圆二色性通过手性单元的圆交叉极化吸收实现，吸收频带可设计性强，吸收频带边缘陡峭；第三，通过圆二色性单元之间的耦合设计，可实现吸波体极化相关性的定制化设计；第四，圆二色性超表面通常采用印刷电路板技术和丝网印刷技术加工，技术成熟，加工精度高。

发明内容

本发明提供基于圆二色性的吸透一体化频率选择表面及天线罩，该吸透一体化频率选择表面通过带通型频率选择表面与圆二色性单元阵列复合设计实现，具有厚度薄、重量轻、过渡带窄、吸收频带可设计性强、极化相关性可定制、加工简单等优点。

本发明提供了一种基于圆二色性的吸透一体化频率选择表面，包括：

自上而下依次层叠的圆二色性单元层、介质基板层和频率选择表面层；

所述圆二色性单元层包括多个单元，每个单元由2×2的圆二色性单元阵列组成，所述圆二色性单元阵列通过在超薄的二维手性单元中加载电阻膜实现；

所述介质基板层为低损耗的介质基板；

频率选择表面层为低通高阻型、高通低阻型或带通型频率选择表面；