一种基于相位编码吸散一体超表面的制作方法

    专利查询2026-02-28  5


    本发明属于超表面,具体涉及一种基于相位编码吸散一体超表面。


    背景技术:

    1、隐身技术是提高各类飞行器和军用武器的生存能力、突击能力和掌控作战主动权的重要保证。雷达探测作为对各类飞行器和军用武器主要的探测手段之一,而评定其电磁隐身性能优劣最重要的参数指标是雷达散射截面(radar cross section,rcs),电磁隐身技术就是通过减小电磁波回波强度达到缩减目标结构rcs的目的。

    2、当前常见的且高效的rcs缩减方法有两种:一是通过对目标外形的特殊设计而减小rcs,主要使得雷达波散射到其非威胁角域,降低回波强度,缺点是有可能导致气动性能和隐身性能相矛盾。另外一种方法就借助雷达吸波涂料降低rcs,通过介质损耗、磁损耗或欧姆损耗将入射波能量耗散掉,存在密度大、重量沉、带宽窄和效果差等缺点。近年来,研究将目光转向了具有电磁波调控作用且兼顾隐身特性和承载性能的各种平面人工电磁材料,最为集中的平面人工电磁材料是超表面,通过对二维周期人工电磁结构周期单元的几何尺寸和排布方式,可以对电磁波波束进行灵活调整。相位梯度超表面作为一种重要超表面结构,通过调控电磁波的出射方向实现特定角域rcs的缩减。该方法同时具有方法简单、重量轻、厚度薄,同时兼顾承载和隐身功能一体化设计等优点。因此研发一款能够在宽带宽角域范围内实现电磁波rcs缩减的相位梯度超表面阵列成为亟待解决的技术问题。

    3、公开号为cn115241653,名称为“一种反射型超宽带低rcs相位梯度超表面”的发明专利,公开了一种反射型超宽带低rcs相位梯度超表面反射阵列构建方法,在垂直入射实现在12~23.8ghz的宽频带范围内rcs缩减量均在10db以上,其不足之处是,在法向±10°的角域范围外,并未表现出很好的缩减。


    技术实现思路

    1、本发明的目的是克服现有技术的不足而提供一种基于相位编码吸散一体的超表面。

    2、本发明的技术方案如下:

    3、一种基于相位编码吸散一体超表面,包括由十六个相同的超单元块周期排列组成的组成4×4阵列结构,所述超单元块由四个相同基本单元结构依次按照顺时针旋转90°排布组成2×2阵列结构,所述基本单元结构由九个相同的单元元胞周期排列组成3×3阵列结构;

    4、所述单元元胞包括下层金属反射板,设置于下层金属板上的中间介质层以及位于中间介质层上方的上层金属贴片单元。

    5、进一步,所述上层金属贴片单元由一个贴片、两个v型金属线以及四个金属线构成,所述两个v型金属线设置在贴片的两端,组成箭头型,所述金属线连接有一电阻片,所述电阻片连接在v型金属线的两端。

    6、进一步,所述电阻片的方阻为253.4ω/。

    7、进一步,所述中间介质层的厚度为4.5mm,下层金属反射板以及上层金属贴片单元的厚度为0.0175mm;下层金属反射板以及上层金属贴片单元均为电导率为5.8×107s/m的金属铜,中间介质层由介电常数为4.3、损耗为0.025的fr4制成。

    8、进一步,所述超单元块中互为镜像关系的两个单元元胞的反射相位为179°~181°。

    9、与现有技术相比,本发明的有益效果是:

    10、1、本发明仅需设计一个单元,在镜像操作可以得到反射相位差为180°的单元结构,具有设计简单的优点,在相位梯度超表面采用类似传统的棋盘格结构,实现宽带反射波束的大角度偏折,进而实现散射场能量再分布,将电磁散射主瓣能量移出后散射方向,另外在超表面单元中间加载电阻片,可在宽带范围内对入射电磁波进行部分吸收,通过吸波-散射相结合方式在宽带宽角域范围内实现对目标体单站rcs的有效减缩。

    11、总之,本发明具有设计简单、宽频带内rcs缩减的性能且对极化不敏感的优点。



    技术特征:

    1.一种基于相位编码吸散一体超表面,其特征在于:包括由十六个相同的超单元块周期排列组成的组成4×4阵列结构,所述超单元块由四个相同基本单元结构依次按照顺时针旋转90°排布组成2×2阵列结构,所述基本单元结构由九个相同的单元元胞周期排列组成3×3阵列结构;

    2.根据权利要求1所述的一种基于相位编码吸散一体超表面,其特征在于:所述上层金属贴片单元由一个贴片、两个v型金属线以及四个金属线构成,所述两个v型金属线设置在贴片的两端,组成箭头型,所述金属线连接有一电阻片,所述电阻片连接在v型金属线的两端。

    3.根据权利要求2所述的一种基于相位编码吸散一体超表面,其特征在于:所述电阻片的方阻为253.4ω/。

    4.根据权利要求1所述的一种基于相位编码吸散一体超表面,其特征在于:所述中间介质层的厚度为4.5mm,下层金属反射板以及上层金属贴片单元的厚度为0.0175mm;下层金属反射板以及上层金属贴片单元均为电导率为5.8×107s/m的金属铜,中间介质层由介电常数为4.3、损耗为0.025的fr4制成。

    5.根据权利要求1所述的一种基于相位编码吸散一体超表面,其特征在于:所述超单元块中互为镜像关系的两个单元元胞的反射相位为179°~181°。


    技术总结
    本发明涉及一种基于相位编码吸散一体超表面,包括由十六个相同的超单元块周期排列组成的组成4×4阵列结构,超单元块由四个相同基本单元结构依次按照顺时针旋转90°排布组成2×2阵列结构,基本单元结构由九个相同的单元元胞周期排列组成3×3阵列结构,单元元胞包括下层金属反射板,设置于下层金属板上的中间介质层以及位于中间介质层上方的上层金属贴片单元;本发明具有设计简单、宽频带内RCS缩减的性能且对极化不敏感的优点。

    技术研发人员:王飞,曲新波,张敏,熊伟,吴小雨
    受保护的技术使用者:江苏赛博空间科学技术有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/11/26
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