CN107560499A - 一种用于毫米波/光波共口径传输装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于毫米波/光波共口径传输装置，包括：毫米波信号源、毫米波信号探测装置、光波信号源、光波信号探测装置。所述光波信号源发出的光波信号传输至所述图案处遵循光学反射定律，以光学出射角等于入射角的方向进行传输，被所述光波信号探测装置探测，所述毫米波信号源发出的毫米波信号传输至基板的非金属表面一侧处透射并经过图案进行谐振频率选择频率，然后经过图案的谐振频率选择后在空间沿原来传输方向传输被所述毫米波信号探测装置探测。本发明通过改变图案的尺寸，权衡介质基底的厚度以及所渡金属膜层的厚度和材料，实现对特定频率的射频信号的选择型低损耗传输，实现了对红外信号的高反射率的传输。

Description

一种用于毫米波/光波共口径传输装置

技术领域

本发明涉及一种用于毫米波/光波共口径传输装置，属于毫米波/光波复合制导系统仿真模拟技术领域。

背景技术

精确制导武器的急迫需却，使得毫米波/光波复合制导武器称为各国的研究热点，至此无论在复合制导导引头研究领域还是复合制导半实物仿真研究领域，都涉及到毫米波/光波的共口径发射/接收这一核心关键技术。

传统的毫米波/光波波束合成器是利用在绝缘材料上镀光波反射膜，使得平面板能够反射光波、透射毫米波,从而将二者组合起来。此种方式不能够实现射频信号振荡频率的选择。

传统的射频信号传输领域利用FSS(频率选择表面)进行射频信号的滤波技术已经相当成熟；在传统的光学领域利用金属反射膜层进行光学信号的反射，进而改变光学信号的传输路径也已经相当成熟。但是将二者结合，实现以玻璃介质基底的毫米波/光波的共口径发射/接收这一技术还未曾开展和应用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于毫米波/光波共口径传输装置。

本发明的技术解决方案：

一种用于毫米波/光波共口径传输装置，包括基板、金属图案、光波信号源、毫米波信号源、光波信号探测装置和毫米波信号探测装置，其中：

所述基板为光学平板，所述金属图案是由附着在基板上的金属膜层和光刻镂空层构成，所述金属膜层是单层材料为金属导电材料膜层，所述光刻镂空层是利用光刻原理把附着在基板上的金属膜层刻蚀除去金属的镂空空白处；

所述光波信号源发出的光波信号传输至所述图案处遵循光学反射定律，以光学出射角等于入射角的方向进行传输，被所述光波信号探测装置探测，所述毫米波信号源发出的毫米波信号传输至基板的非金属表面一侧处透射并经过图案进行谐振频率选择频率，然后在空间沿原来传输方向传输被所述毫米波信号探测装置探测。

所述光波信号源包括覆盖紫外、可见光、红外范围内的任意波段的光波信号发生器及整形光学镜头。

所述毫米波信号源包括覆盖C波段、X波段、Ku波段、Ka波段范围内的任意波段的毫米波信号发生器及增益喇叭天线。

所述金属图案为若干个等距排列的单元图形。

所述单元图形为十字形或Y型。

本发明与现有技术相比的有益效果：

本发明用于红外/射频波束合成器装置进行红外/射频的共口径传输的系统采用了射频传输中FSS的谐振频率仿真，通过改变图案的尺寸，权衡介质基底的厚度以及所渡金属膜层的厚度和材料，实现对特定频率的射频信号的选择型低损耗传输。同样利用控制介质基板的平面度以及选择金属膜层来实现对红外信号的高反射率的传输。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种用于毫米波/光波共口径传输装置结构示意图；

图2为本发明金属图案的图形周期性排列图；

图3为本发明重复单元图形结构示意图。

具体实施方式

下面参照附图来说明本发明的实施例。在本发明的一个附图或一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或者更多个其他附图或实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意，为了清楚目的，附图和说明中省略了与本发明无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。

如图1所示，一种用于毫米波/光波共口径传输装置，包括基板1、金属图案2、机械固定壳体3、光波信号源4、毫米波信号源5、光波信号探测装置6和毫米波信号探测装置7。

所述基板1为光学平板，可以为光学玻璃、光学晶体或陶瓷等可用于光学冷加工的光学材料。其中，基板的材料、金属材料以及二者的厚度与金属图案的图形参数是通过软件进行仿真得到，本实施例中采用熔融石英材质制作的光学平板。选择此材质便于软件仿真中关于基板物理参数的确定，其中基板的物理参数包含介电常数、导电率等。基板厚度为5±0.1mm，长度为30mm，宽度为25mm。如图2所示，所述图案2是由附着在基板上的金属膜层、光刻镂空层构成，所述金属膜层是单层材料为金的金属膜，可选择金、银、铝等，厚度固定，所述光刻镂空层是利用光刻原理把附着在基板上的金属膜层刻蚀除去金属的镂空空白处，所述金属图案为若干个等距排列的单元图形，金属图案是通过软件仿真具体确定加工参数，如图3所示，仿真过程中通过毫米波的波段及选通带宽确定初始图形结构，可以为Y型、十字形等，然后根据仿真结果进行不断迭代、优化，得到图案的最终具体加工尺寸及公差范围。并基于微加工技术进行加工得到。本实施例中，基板前表面抛光，RMS≤1/30λ，P-V值≤1/8λ。单面镀金属膜，材料为金，厚度为2um。如图2和图3所示，本实施例中，单元图形为十字形，A＝0.2mm，B＝0.1mm，C＝0.4mm，D＝1.88mm，E＝2.8mm。光刻精度误差小于2um。金属图案为十字形的单元图形周期性排布图形。

所述机械固定壳体3为整套器件的支撑结构，其材质选择为刚性非金属材料，以保证减少对毫米波信号的影响，其与基板1的前后表面紧靠，从而实现对装置的支撑、固定。

所述光波信号源4包括覆盖紫外、可见光、红外范围内的任意波段的光波信号发生器及整形光学镜头。

所述毫米波信号源5包括覆盖C波段、X波段、Ku波段、Ka波段范围内的任意波段的毫米波信号发生器及增益喇叭天线。

所述光波信号源4发出的光波信号传输至所述图案2处遵循光学反射定律，以光学出射角等于入射角的方向进行传输，被所述光波信号探测装置6探测，所述毫米波信号源5发出的毫米波信号传输至基板1的非金属表面一侧处透射并经过图案2进行谐振频率选择频率，然后在空间沿原来传输方向传输被所述毫米波信号探测装置7探测。

本发明的工作过程：

①将本发明一种用于毫米波/光波共口径传输装置放置在光波信号源发射窗口和毫米波信号源发射喇叭前方，所述装置的镀金属膜层一侧(前表面)面向光波信号源，与光波信号源光轴成45°角度。用于毫米波/光波共口径传输装置的没有镀金属膜层一侧(后表面)面向毫米波信号源，与毫米波信号源中心轴成45°角度；

②光波信号源产生的光波信号传输至毫米波/光波共口径传输装置的前表面后进行光学反射，其光学传输光轴偏转90°后在空间传播，毫米波信号源产生的射频信号传输至毫米波/光波共口径传输合束器的后表面后透射，射频信号传输方向不改变并在空间传输，从而实现毫米波/光波信号的共口径发射/接收。

本发明的实施例的许多特征和优点根据该详细描述是清楚的，因此所附权利要求旨在覆盖这些实施例的落入其真实精神和范围内的所有这些特征和优点。此外，由于本领域的技术人员容易想到很多修改和改变，因此不是要将本发明的实施例限于所例示和描述的精确结构和操作，而是可以涵盖落入其范围内的所有合适修改和等同物。

本发明未详细说明部分为本领域技术人员公知技术。

Claims (5)

1.一种用于毫米波/光波共口径传输装置，其特征在于：包括基板(1)、金属图案(2)、光波信号源(4)、毫米波信号源(5)、光波信号探测装置(6)和毫米波信号探测装置(7)，其中：

所述基板(1)为光学平板，所述金属图案(2)是由附着在基板(1)上的金属膜层(21)和光刻镂空层(22)构成，所述金属膜层(21)是单层材料为金属导电材料膜层，所述光刻镂空层(22)是利用光刻原理把附着在基板(1)上的金属膜层(21)刻蚀除去金属的镂空空白处；

所述光波信号源(4)发出的光波信号传输至所述图案(2)处遵循光学反射定律，以光学出射角等于入射角的方向进行传输，被所述光波信号探测装置(6)探测，所述毫米波信号源(5)发出的毫米波信号传输至基板(1)的非金属表面一侧处透射并经过图案(2)进行谐振频率选择频率，然后在空间沿原来传输方向传输被所述毫米波信号探测装置(7)探测。

2.根据权利要求1所述的一种用于毫米波/光波共口径传输装置，其特征在于，所述光波信号源(4)包括覆盖紫外、可见光、红外范围内的任意波段的光波信号发生器及整形光学镜头。

3.根据权利要求1所述的一种用于毫米波/光波共口径传输装置，其特征在于，所述毫米波信号源(5)包括覆盖C波段、X波段、Ku波段、Ka波段范围内的任意波段的毫米波信号发生器及增益喇叭天线。

4.根据权利要求1所述的一种用于毫米波/光波共口径传输装置，其特征在于，所述金属图案(2)为若干个等距排列的单元图形。

5.根据权利要求4所述的一种用于毫米波/光波共口径传输装置，其特征在于，所述单元图形为十字形或Y型。