CN104993249A - 单通带双侧吸波复合超材料及其天线罩和天线系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于材料和天线罩技术领域，具体涉及一种单通带双侧吸波复合超材料及其天线罩和天线系统。所述单通带双侧吸波复合超材料包括一块非导电材料制成的介质基板(100)和埋置在所述介质基板内的四层周期性超材料结构层；所述四层周期性超材料结构层按照从上至下的顺序，分别为电阻薄膜层(102)、第一金属贴片层(103)，第二金属贴片层(104)和第三金属贴片层(105)。本发明中实现频率选择的金属贴片层能使阵列天线在X频带保持良好的辐射特性，能自由通信；同时，在X频带通带两侧的S频带，Ku频带和K频带内，复合超材料天线罩中具有吸波特性的电阻薄膜层联合金属贴片层一起发挥作用，很好地吸收了入射到天线罩后又被金属贴片层反射回来的电磁波。

Description

单通带双侧吸波复合超材料及其天线罩和天线系统

技术领域

本发明属于材料和天线罩技术领域，具体涉及一种单通带双侧吸波复合超材料及其天线罩和天线系统。

背景技术

超材料是一种人工合成材料，通过将小于波长的周期性单元结构整齐合理地排列在介质基板的表面或嵌入介质基板内部来人为地改变介质基板的电磁特性，从而实现操控电磁波的功能。周期性单元结构可以由附着在介质基板上的金属箔、电阻电容薄膜和磁性材料等实现。一般而言，超材料介质基板上的金属箔周期性单元结构主要实现频率选择功能，使超材料在特定频带上实现透波特性。电阻或磁性材料等周期性单元结构可独立地或者与金属箔相结合地使超材料在特定频带上实现吸波特性。

目前，已有诸多金属箔周期性单元结构作为频率选择表面(FSS)应用于天线罩领域。这些频率选择表面天线罩不仅从物理上保护了天线或者阵列天线，而且在电磁特性上实现了电磁窗的作用，即仅让天线工作频带内的电磁波通过天线罩。但这类由金属箔周期性单元结构构成的FSS天线罩的雷达散射截面(RCS)往往较高，因此不利于天线罩和天线系统达到隐身的目的。

将电阻或磁性材料等周期性单元结构与金属箔周期性单元结构复合在一起可实现吸波功能。金属箔能反射电磁波。在实现吸波功能时，金属箔充当金属接地板的作用，将特定频段上的电磁波反射回去以供电阻或磁性材料吸收。

目前，很多文献资料显示已通过金属箔、集总电阻或磁性材料周期性单元结构实现了几种透波/吸波复合超材料。这些复合超材料一般具有一个透波通带和一个吸波频带。吸波频带位于低于通带或者高于通带的频带上。如在较低频带实现透波特性和在较高频带实现吸波特性的低透高吸的复合超材料，或者在较低频带实现吸波特性和在较高频带实现透波特性的低吸高透的复合超材料。这些复合超材料的通带带宽普遍较窄。大多数这种复合超材料均在一个频点附近有较好的透波特性。

但在实际需求中，应用于天线罩的复合超材料不仅要求具有透波特性的通带有一定带宽，而且在通带外双侧的高低频带上均需要有吸波特性。这样的切实需要可以使天线或者阵列天线在其工作频带外的高低频带上均获得低雷达散射截面(RCS)，从而很好地实现隐身。目前，国内外还没有文献显示已有发明创新填补了这项技术空白。

发明内容

针对现有复合超材料技术的仅在频率选择表面(FSS)的透波通带外单侧形成吸波特性的缺陷，提供一种复合超材料。在1GHz到30GHz频带内，该种复合超材料在X频带内有一个高透波率通带，通带带宽为20％，带内透波率大于90％；在透波通带外的低频带-S频带上和透波通带外的高频带-Ku频带和K频带上该复合超材料均具有显著的吸波特性。

具体技术方案如下：一种单通带双侧吸波复合超材料，包括一块非导电材料制成的介质基板100和埋置在所述介质基板内的四层周期性超材料结构层；所述四层周期性超材料结构层按照从上至下的顺序，分别为电阻薄膜层102、第一金属贴片层103，第二金属贴片层104和第三金属贴片层105；所述单通带双侧吸波复合超材料被虚拟地划分为多个周期性排布的正方形单元结构101；每个正方形单元结构包括介质基板，及夹在介质基板中间的各层微单元结构，依次为正方形环状电阻薄膜、“回”字型金属贴片一、“田”字型金属贴片、“回”字型金属贴片二；所述“回”字型金属贴片一与“回”字型金属贴片二的结构相同。

进一步地，所述正方形单元结构101分层依次对应1个正方形环状电阻薄膜、4个“回”字型金属贴片一、4个“田”字型金属贴片、4个“回”字型金属贴片二。

进一步地，所述正方形环状电阻薄膜的外边长为16mm，内边长为12mm。

进一步地，所述“回”字型金属贴片一为外侧用金属细线围成的正方形边框和内侧的正方形金属贴片组成；正方形金属贴片的中心点与正方形边框的中心点重合。

进一步地，所述“田”字型金属贴片为用金属细线围成的正方形边框和一个中心为圆孔与十字缝隙组合形状的正方形金属贴片构成。

进一步地，所述金属细线的长为8.5mm，宽为0.5mm；正方形金属贴片的边长为5.5mm。

进一步地，所述“田”字型金属贴片上的圆孔半径为0.8mm；十字缝隙的长为4mm，宽为0.5mm，正方形金属贴片的边长为5.5mm。

进一步地，所述电阻薄膜层102距离介质基板的上表面的厚度为4.5mm，所述第一金属贴片层103与电阻薄膜层102之间介质基板的厚度为9mm；所述第一金属贴片层103与所述第二金属贴片层104之间介质基板的厚度为1mm；所述第二金属贴片层104与所述第三金属贴片层105之间介质基板的厚度为1mm；第三金属贴片层105距离介质基板下表面的厚度为4.5mm。

本发明还提供了一种天线罩，用于罩设在天线系统的辐射方向上，包括以上所述的单通带双侧吸波复合超材料。

本发明还提供了一种天线系统，包括天线以及上述的天线罩，所述天线罩罩设于天线上。

采用本发明具有以下有益效果：本发明中单通带双侧吸波复合超材料实现频率选择的金属贴片层能使阵列天线在X频带保持良好的辐射特性，能自由通信；同时，在X频带通带两侧的S频带，Ku频带和K频带内，复合超材料天线罩中具有吸波特性的电阻薄膜层联合金属贴片层一起发挥作用，很好地吸收了入射到天线罩后又被金属贴片层反射回来的电磁波，从而显著地降低了该阵列天线在这些频带内的雷达散射截面(RCS)，很好地实现隐身目的。在X频带内，该复合超材料天线罩也能吸收被金属贴片层反射回来的部分电磁波，使阵列天线在X频带内的RCS也有一定的缩减。

附图说明

图1是本发明中单通带双侧吸波复合超材料的剖面结构示意图；

图2是本发明中单通带双侧吸波复合超材料中靠近介质基板上表面的电阻薄膜层的单元结构示意图；

图3是本发明中单通带双侧吸波复合超材料中的第一金属贴片层的单元结构示意图；

图4是本发明中单通带双侧吸波复合超材料中的第二金属贴片层的单元结构示意图；

图5是在三维直角坐标系XYZ下，本发明中单通带双侧吸波复合超材料电阻薄膜层的单元结构与第一金属贴片层、第三金属贴片层的单元结构的叠置在一起时的结构示意图；第一金属贴片层和第三金属贴片层的结构相同，为方便看清这三层结构，各层之间的介质基板被隐藏了；

图6是在三维直角坐标系下，本发明中单通带双侧吸波复合超材料中电阻薄膜层的单元结构与第二金属贴片层的单元结构的叠置在一起时的结构示意图；为方便看清这两层结构，各层之间的介质基板被隐藏了；

图7是本发明中单通带双侧吸波复合超材料的电阻薄膜层的结构示意图；

图8是本发明中单通带双侧吸波复合超材料的第一金属贴片层的结构示意图；第三金属贴片层和第一金属贴片层的结构一致；

图9是本发明中单通带双侧吸波复合超材料的第二金属贴片层的结构示意图；

图10是本发明中单通带双侧吸波复合超材料天线罩与线极化波导缝隙阵列天线系统示意图；

图11是本发明中当线极化平面电磁波沿-z方向照射单通带双侧吸波复合超材料正方形单元结构时，正方形单元结构的透射(Transmission)/反射(Reflection)系数(T/R Coefficients)随频率(Freq)变化示意图；

图12是本发明中当线极化平面电磁波沿+z方向照射单通带双侧吸波复合超材料正方形单元结构时，正方形单元结构的透射/反射系数(T/RCoefficients)随频率(Freq)变化示意图；

图13是在X频带内，不带罩天线阵(only-antenna)与本发明中带复合超材料天线罩的天线系统(radome-antenna)的增益(Gain)随频率(Freq)变化的对比示意图；

图14(a)是在10GHz频点上，不带罩天线阵(only-antenna)的辐射方向图；

图14(b)是在10GHz频点上，本发明中带复合超材料天线罩的天线系统(radome-antenna)的辐射方向图；

图15是1GHz到30GHz的频带内，不带罩天线阵(only-antenna)与本发明中带复合超材料天线罩的天线系统(radome-antenna)的单站雷达散射截面(monostatic RCS)随频率(Freq)变化的对比示意图。

图16(a)是在3GHz频率点上，当入射线极化平面电磁波沿-z方向照射时，不带罩天线阵(only-antenna)的双站雷达散射截面(Bistatic RCS)图；

图16(b)是在3GHz频率点上，当入射线极化平面电磁波沿-z方向照射时，本发明中带复合超材料天线罩的天线系统(radome-antenna)的双站雷达散射截面(Bistatic RCS)图；

图17(a)是在15GHz频率点上，当入射线极化平面电磁波沿-z方向照射时，不带罩天线阵(only-antenna)的双站雷达散射截面(Bistatic RCS)图；

图17(b)是在15GHz频率点上，当入射线极化平面电磁波沿-z方向照射时，本发明中带复合超材料天线罩的天线系统(radome-antenna)的双站雷达散射截面(Bistatic RCS)图；

图18(a)是在23GHz频率点上，当入射线极化平面电磁波沿-z方向照射时，不带罩天线阵(only-antenna)的双站雷达散射截面(Bistatic RCS)图；

图18(b)是在23GHz频率点上，当入射线极化平面电磁波沿-z方向照射时，本发明中带复合超材料天线罩的天线系统(radome-antenna)的双站雷达散射截面(Bistatic RCS)图。

具体实施方式

下面将结合附图及具体实施例对本发明做进一步说明。

如图1所示，本发明提供了一种单通带双侧吸波复合超材料，包括一块非导电材料制成的介质基板100和埋置在所述介质基板内的四层周期性超材料结构层；所述四层周期性超材料结构层按照从上至下的顺序，如图1中在Z方向上，分别为电阻薄膜层102、第一金属贴片层103，第二金属贴片层104和第三金属贴片层105；各周期性超材料结构层距离介质基板表面的距离不相同；所述单通带双侧吸波复合超材料被虚拟地划分为多个周期性排布的正方形单元结构101；每个正方形单元结构包括介质基板，及夹在介质基板中间的各层微单元结构，依次为正方形环状电阻薄膜、“回”字型金属贴片一、“田”字型金属贴片、“回”字型金属贴片二；所述“回”字型金属贴片一与“回”字型金属贴片二的结构相同。

所述多层复合超材料结构在实施例中通过多张半固化P片压制粘合在一起。在XOY平面上，所述介质基板100、电阻薄膜层102和第一金属贴片层103、第二金属贴片层104、第三金属贴片层105一起被虚拟地划分为多个周期性排布的正方形单元结构101；电阻薄膜层和三层金属贴片层的微单元结构周期不一样，设定正方形单元结构101沿X方向和Y方向的周期为P_total；则正方形环状电阻薄膜的周期为P_total，“回”字型金属贴片一、“田”字型金属贴片和“回”字型金属贴片二的周期均为P_total/2。沿Z方向，三层金属贴片层周期相同，叠置在一起有利于拓宽通带带宽。本实施例中，取P_total＝17mm。

在实施例中的非导电材料可以有多种选择，采用如玻璃纤维环氧树脂FR-4，聚四氟乙烯PTFE，ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene)，Rogers公司的RT/duroid 5880和6002系列板材，Arlon公司的CLTE及CLTE-XT等介质基板以及Taconic公司的TSM-DS3等。当选择具有不同电性能参数的介质基板时，电阻薄膜和金属贴片层的结构尺寸参数需做适当的调整，以使复合超材料在特定频带内达到较好的电磁性能。本实施例中，介质基板100的总厚度为20mm，电阻薄膜层的厚度为0.018mm，所述金属贴片层的厚度为0.018mm。在Z方向上，所述电阻薄膜层102距离介质基板的上表面的厚度为4.5mm，所述第一金属贴片层103与电阻薄膜层102之间介质基板的厚度为9mm；所述第一金属贴片层103与所述第二金属贴片层104之间介质基板的厚度为1mm；所述第二金属贴片层104与所述第三金属贴片层105之间介质基板的厚度为1mm；第三金属贴片层105距离介质基板下表面的厚度为4.5mm。所述介质基板100采用高频微波板材制得。

第一金属贴片层103、第二金属贴片层104、第三金属贴片层105在实施例中可以选择金属箔中的金箔或银箔或铜箔任一种材料。

如图2所示，正方形电阻薄膜层102在正方形单元结构101里仅含有1个正方形环状电阻薄膜1021；其外边长为16mm，内边长为12mm。该正方形环状电阻薄膜的表面电阻率为50欧姆/平方，并通过蚀刻工艺在介质基板上实现。

如图3所示，第一金属贴片层103在正方形单元结构101内，包含4个“回”字型金属贴片一1030；所述“回”字型金属贴片一由外侧用金属细线围成的正方形边框1031和内侧的正方形金属贴片1032组成；正方形金属贴片的中心点与正方形边框的中心点重合。该层图形通过蚀刻工艺在介质基板上实现。如图3所示，在XOY平面上，1个正方形单元结构101总共含有4个“回”字型金属贴片一1030；本实施例中金属细线的长为8.5mm，宽为0.5mm；正方形金属贴片的边长为5.5mm，金属细线围成的正方形边框1031和金属贴片1032之间的间距为1mm。所述第三金属贴片层105和第一金属贴片层103的结构和实现工艺完全一致。

如图4所示，本发明中单通带双侧吸波复合超材料中的第二金属贴片层的单元结构示意图；第一金属贴片层103在正方形单元结构101内，包含4个“田”字型金属贴片1040；所述“田”字型金属贴片为用金属细线围成的正方形边框1041和一个中心为圆孔与十字缝隙组合形状1043的正方形金属贴片1042构成。正方形边框1040的中心、正方形金属贴片1042的中心、圆孔与十字缝隙组合形状1043的中心三者重合。该层图形通过蚀刻方式在介质基板上实现。如图4在XOY平面上，1个正方形单元结构101总共含有4个所述“田”字型金属贴片1040。“田”字型金属贴片与“回”字型金属贴片一结构相似，采用的金属细线和内侧的正方形金属贴片大小一致。本实施例中，金属细线的长为8.5mm，宽为0.5mm；正方形金属贴片的边长为5.5mm；圆孔的半径为0.8mm；十字缝隙的长为4mm，宽为0.5mm。

如图5所示，在三维直角坐标系下，1个正方形单元结构101中，1个正方形环状电阻薄膜1021与4个“回”字型金属贴片一1030及4个“回”字型金属贴片二1050的对应关系。各层之间的介质基板100在图中被隐藏。

如图6所示，在三维直角坐标系下，1个正方形单元结构101中，一个正方形环状电阻薄膜1021与4个“田”字型金属贴片一1040的对应关系。各层之间的介质基板100在图中被隐藏。

如图7所示，在XOY平面上，周期性排布的电阻薄膜层102。沿X方向和Y方向，正方形环状电阻薄膜1021分别按周期P_total＝17mm排布。因此，每个方向分别有15个正方形环状电阻薄膜1021。介质基板100上的四个大螺纹孔401是构建复合超材料天线罩和天线系统50时方便带螺纹的介质棒40插入的大螺纹孔。

如图8所示，在XOY平面上，周期性排布的第一金属贴片层103。沿X方向和Y方向，“回”字型金属贴片一1030分别按周期P_total/2＝8.5mm排布。因此，每个方向分别有30个“回”字型金属贴片一1030。介质基板100上的四个小螺纹孔402是构建复合超材料天线罩和天线系统时方便带螺纹的介质棒40插入的小螺纹孔；周期性排布的第三金属贴片层105和第一金属贴片层103的结构排布完全一致。

如图9所示，在XOY平面上，周期性排布的第二金属贴片层104。沿X方向和Y方向，“田”字型金属贴片1040单元结构分别以周期P_total/2排布。因此，每个方向分别有30个“田”字型金属贴片1040。介质基板100上的四个小螺纹孔402为构建复合超材料天线罩和天线系统50时方便带螺纹的介质棒40插入的小螺纹孔。

本发明还提供了一种天线罩，用于罩设在天线系统的辐射方向上，采用上述单通带双侧吸波复合超材料制成。实施例中，整个复合超材料天线罩20的表面为正方形，在X和Y方向上的边长均为255mm。在X和Y方向上，整个天线罩20各含有15个正方形单元结构101。

本发明还提供了一种天线系统，如图10所示为一个具体实施例，包括一个采用单通带双侧吸波复合超材料天线罩20，一个线极化波导缝隙阵列天线30，和四个用于固定天线罩和阵列天线结构的带螺纹介质棒40；天线罩20与阵列天线30相对设置。天线罩20中的第一金属贴片层、第二金属贴片层、第三金属贴片层离阵列天线30相对较近，而电阻薄膜层102离阵列天线30相对较远。带螺纹介质棒40穿过复合超材料天线罩20上的大螺纹孔401和小螺纹孔402将复合超材料天线罩20和阵列天线30固定成为一体化结构，在Z方向上，复合超材料天线罩20和阵列天线30之间的间距为30mm。所述阵列天线30的构造可以采用本领域内的通用结构，阵列天线等具体构成可参阅相关技术内容，本发明不限于上述线极化波导缝隙阵列天线。

将基于以上设计的单通带双侧吸波复合超材料制作成天线罩可以在X频带里从9GHz到11GHz这一较宽频带内实现高透波性能，有利于在该频带内工作的天线或阵列天线收发电磁波；在低于X频带的S频带里从2.4GHz到4GHz，在高于X频带的Ku频带里从14GHz到16GHz和在高于X频带的K频带里从21.8GHz到23GHz内均实现良好的吸波性能，有利于天线或阵列天线在这些频带内实现很好地隐身；在X频带内，该天线罩也具有一定的吸波性能。因此该天线罩能保证工作在X频带内的天线或阵列天线能正常收发电磁波，同时其雷达散射截面有一定的缩减。

如图11所示，当线极化平面电磁波沿-Z方向照射具有周期性边界条件的一个单通带双侧吸波复合超材料正方形单元结构101时，该正方形单元结构产生的随频率(Freq)变化的透射/反射特性，用透射/反射系数(T/Rcoefficients)表示。其中虚线表示反射系数，实线表示透射系数。

入射波为-z方向，即来波从电阻薄膜层到金属贴片层方向传播，在此方向上，电磁波先经过电阻薄膜层102再依次经过第一金属贴片层103、第二金属贴片层104、第三金属贴片层105。在研究一个单通带双侧吸波复合超材料单元结构时，其边界条件和激励与传统研究频率选择表面单元结构的方式一致：在全波高频仿真软件HFSS中将边界条件设置为周期性边界条件和将激励设置为Floquet端口激励模式。从图11中可以看出从1GHz到30GHz的整个频带内，透波频带(透射系数S₂₁≥-1dB且反射系数S₁₁≤-10dB)在X频带里从9GHz到11GHz的频带内，中心频点为10GHz；三段吸波频带(透射系数S₂₁≤-10dB且反射系数S₁₁≤-10dB)分别为S频带里从2.5GHz到4GHz的频带，Ku频带里从14GHz到16GHz的频带和K频带里从21.8GHz到23GHz的频带内。

如图12所示，当线极化平面电磁波沿+Z方向照射具有周期性边界条件的一个复合超材料正方形单元结构101时，该正方形单元结构产生的随频率(Freq)变化的透射/反射特性示意图。其中，虚线表示反射系数，实线表示透射系数。在此方向上，电磁波先经过第三金属贴片层105再经过第二金属贴片层104、第一金属贴片层103最后直至电阻薄膜层102。从图中可以看出透波频带性能不变，但吸波频带消失。

如图13所示，在X频带(8-12GHz范围)内，不带罩的阵列天线30与本发明中的复合超材料天线罩的天线系统的增益(Gain)随频率(Freq)变化的对比示意图。其中，虚线表示不带罩的阵列天线的增益随频率变化的曲线，实线表示复合超材料天线罩的天线系统增益随频率变化的曲线。从图中可以看出，单通带双侧吸波复合超材料天线罩在从9GHz到11GHz频带中对阵列天线的增益的影响在0.5dB左右。因此，该复合超材料的天线罩能在阵列天线的工作频带内发挥良好作用。

图14(a)为在10GHz频点上，不带罩阵列天线在H面和E面上的方向图，虚线表示H面方向图，实线表示E面方向图；

图14(b)为在10GHz频点上，复合超材料天线罩的天线系统在H面和E面上的方向图；虚线表示H面方向图，实线表示E面方向图；由图14(a)和(b)的这两个图可以看出，在单通带双侧吸波复合超材料天线罩的透波频带内，该复合超材料天线罩对阵列天线的辐射方向图影响很小，且主要是对方向图中副瓣进行了影响。

如图15所示，在1GHz到30GHz的整个频带内，当线极化平面电磁波沿-Z方向照射时，不带罩的阵列天线与本发明中的复合超材料天线罩的天线系统在主瓣方向(θ＝0°,)的单站雷达散射截面(monostatic RCS)随频率(Freq)变化的对比示意图。虚线表示不带罩的阵列天线的单站RCS随频率变化的曲线，实线表示带复合超材料天线罩的天线系统的单站RCS随频率变化的曲线。从图中可以看出，天线罩在整个近30GHz的频带内对阵列天线30的单站RCS有较大缩减。特别是在单通带双侧吸波复合超材料的三个吸波频带S频带、Ku频带和K频带内，该天线罩对阵列天线的单站RCS改善尤为显著。例如，在S频带里3GHz处，天线罩使阵列天线的单站RCS减小了14.7dB；在Ku频带里15GHz处，天线罩使阵列天线的单站RCS减小了19.5dB；在K频带里23GHz处，天线罩使阵列天线的单站RCS减小了18.3dB。甚至在X频带内的多个频点附近，天线罩对阵列天线的单站RCS也有明显改善：在7GHz上，天线罩使阵列天线的单站RCS减小了8.2dB；在9GHz上，天线罩使阵列天线的单站RCS减小了5.4dB；在11GHz上，天线罩使阵列天线的单站RCS减小了5.1dB。

图16(a)为在3GHz频点上，当入射线极化平面电磁波沿-z方向照射时，不带罩的阵列天线20的双站雷达散射截面(Bistatic RCS)，虚线表示H面双站RCS图，实线表示E面双站RCS图；

图16(b)为在3GHz频点上，当入射线极化平面电磁波沿-z方向照射时，带复合超材料天线罩的天线系统50的双站RCS，图中虚线表示H面双站RCS图，实线表示E面双站RCS图；

对比图16(a)、图16(b)两图可以得出，在阵列天线30的前向辐射区域，即θ从270°到0°再到90°和从0°到360°的上半区域中，天线罩20对阵列天线30的双站RCS起到明显的缩减作用。尤其是主瓣辐射方向(θ＝0°,)，双站RCS减小了14.7dB。

图17(a)为在15GHz频点上，当入射线极化平面电磁波沿-z方向照射时，不带罩的阵列天线20的双站雷达散射截面(Bistatic RCS)，虚线表示H面双站RCS图，实线表示E面双站RCS图；

图17(b)为在15GHz频点上，当入射线极化平面电磁波沿-z方向照射时，带复合超材料天线罩的天线系统50的双站RCS，其中，虚线表示H面双站RCS图，实线表示E面双站RCS图；

对比图17(a)、图17(b)两图可以得出，在阵列天线30的前向辐射区域，即θ从270°到0°再到90°和从0°到360°的上半区域中，天线罩20对阵列天线30的双站RCS起到明显的减小作用。尤其是主瓣辐射方向(θ＝0°,)，双站RCS减小了19.5dB。

图18(a)为在23GHz频点上，当入射线极化平面电磁波沿-z方向照射时，不带罩的阵列天线20的双站雷达散射截面(Bistatic RCS)，虚线表示H面双站RCS图，实线表示E面双站RCS图；

图18(b)为在23GHz频点上，当入射线极化平面电磁波沿-z方向照射时，复合超材料天线罩和天线系统50的双站RCS，虚线表示H面双站RCS图，实线表示E面双站RCS图。

对比图18(a)、图18(b)两图可以得出，在阵列天线30的前向辐射区域，即θ从270°到0°再到90°和从0°到360°的上半区域中，天线罩20对阵列天线30的双站RCS起到明显的减小作用。尤其是主瓣辐射方向(θ＝0°,)，双站RCS减小了18.3dB。

进一步地，应当指出，本发明并不局限于以上特定实施例，本领域技术人员可以在权利要求的保护范围内做出任何变形或改进，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种单通带双侧吸波复合超材料，其特征在于：包括一块非导电材料制成的介质基板100和埋置在所述介质基板内的四层周期性超材料结构层；所述四层周期性超材料结构层按照从上至下的顺序，分别为电阻薄膜层102、第一金属贴片层103，第二金属贴片层104和第三金属贴片层105；各周期性超材料结构层距离介质基板表面的距离不相同；所述单通带双侧吸波复合超材料被虚拟地划分为多个周期性排布的正方形单元结构101；每个正方形单元结构包括介质基板，及夹在介质基板中间的各层微单元结构，依次为正方形环状电阻薄膜、“回”字型金属贴片一、“田”字型金属贴片、“回”字型金属贴片二；所述“回”字型金属贴片一与“回”字型金属贴片二结构相同。

2.如权利要求1所述的一种单通带双侧吸波复合超材料，其特征在于：所述正方形单元结构101分层依次对应1个正方形环状电阻薄膜、4个“回”字型金属贴片一、4个“田”字型金属贴片、4个“回”字型金属贴片二。

3.如权利要求1或2所述的一种单通带双侧吸波复合超材料，其特征在于：所述正方形环状电阻薄膜的外边长为16mm，内边长为12mm。

4.如权利要求1或2所述的一种单通带双侧吸波复合超材料，其特征在于：所述“回”字型金属贴片一为外侧用金属细线围成的正方形边框和内侧的正方形金属贴片组成；正方形金属贴片的中心点与正方形边框的中心点重合。

5.如权利要求1或2所述的一种单通带双侧吸波复合超材料，其特征在于：所述“田”字型金属贴片为用金属细线围成的正方形边框和一个中心为圆孔与十字缝隙组合形状的正方形金属贴片构成。

6.如权利要求4所述的一种单通带双侧吸波复合超材料，其特征在于：所述金属细线的长为8.5mm，宽为0.5mm；正方形金属贴片的边长为5.5mm。

7.如权利要求5所述的一种单通带双侧吸波复合超材料，其特征在于：所述金属细线的长为8.5mm，宽为0.5mm；圆孔1043的半径为0.8mm；十字缝隙的长为4mm，宽为0.5mm，正方形金属贴片的边长为5.5mm。

8.如权利要求1所述的一种单通带双侧吸波复合超材料，其特征在于：所述电阻薄膜层102距离介质基板的上表面的厚度为4.5mm，所述第一金属贴片层103与电阻薄膜层102之间介质基板的厚度为9mm；所述第一金属贴片层103与所述第二金属贴片层104之间介质基板的厚度为1mm；所述第二金属贴片层104与所述第三金属贴片层105之间介质基板的厚度为1mm；第三金属贴片层105距离介质基板下表面的厚度为4.5mm。

9.一种天线罩，其特征在于，用于罩设在天线系统的辐射方向上，包括如权利要求1或2所述的单通带双侧吸波复合超材料。

10.一种天线系统，其特征在于，包括天线以及如权利要求9所述的天线罩，所述天线罩罩设于天线上。