CN109802243B - 一种基于afss的主被动兼容复合雷达吸收体 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于AFSS的主被动兼容复合雷达吸收体，所述吸收体依次包括：蒙皮层、有源频率选择表面、间隔层、吸波贴片和金属背板，电磁波从蒙皮层入射后穿过所述有源频率选择表面、间隔层和吸波贴片并在金属背板反射，反射电磁波与入射电磁波在所述蒙皮层处干涉降低回波能量，所述有源频率选择表面可选择的通过或反射电磁波，所述吸波贴片可选择的吸收电磁波的电磁能。应用此技术，可以通过调节变容管两端电压大小来调节电容，从而使吸收体反射率动态可调，实现P波段吸收效果，X波段则通过吸波贴片来实现吸收效果，因此实现宽频带吸波效果。

Description

一种基于AFSS的主被动兼容复合雷达吸收体

技术领域

本发明涉及雷达或隐身技术，尤其涉及一种基于AFSS的主被动兼容复合雷达吸收体。

背景技术

目前，对未来武器装备低频及宽频隐身需求，探索P、X波段综合隐身手段。首先分析主动吸收体(AFSS，Active frequency selective surface)与被动吸收体(传统吸波涂料、吸波贴片等)的优缺点：主动吸收体适用于低频隐身设计，可以通过频率调谐拓展吸波带宽，低频段吸收性能好，但无法同时兼顾高频段；被动吸收体厚度薄，1mm即可实现高频波段隐身，但在低频基本没有吸波效果。

因此，针对以上不足，需要提供一种高低频综合隐身能力的吸收体。

发明内容

本发明针对飞行器P、X波段隐身突防问题，解决材料厚度与吸波带宽的矛盾，提出一种基于AFSS的主被动兼容复合雷达吸收体。

本发明的技术方案如下。

一种基于AFSS的主被动兼容复合雷达吸收体，所述吸收体依次包括：蒙皮层、有源频率选择表面、间隔层、吸波贴片和金属背板，电磁波从蒙皮层入射后穿过所述有源频率选择表面、间隔层和吸波贴片并在金属背板反射，反射电磁波与入射电磁波在所述蒙皮层处干涉降低回波能量，所述有源频率选择表面可选择的通过或反射电磁波，所述吸波贴片可选择的吸收电磁波的电磁能。

优选的，所述有源频率选择表面包括频率选择表面、贴片电阻和变容管，所述贴片电阻和变容管设置在相邻的频率选择表面之间。

优选的，频率选择表面与贴片电阻焊接，频率选择表面与变容管焊接；金属背板与吸波贴片粘合在一起；吸波贴片与间隔层粘合在一起；间隔层与有源频率选择表面粘合在一起；有源频率选择表面与蒙皮层粘合在一起。

优选的，频率选择表面为“工”字形单元，在“工”字形单元的上下面之间竖直方向设计4个正八边形贴片，贴片电阻和变容管焊接在“工”字形单元的缺口处。

优选的，正八边形外径取值范围4mm～8mm。

优选的，所述贴片电阻的阻值可选的匹配吸收体的阻抗，从而降低吸收体的反射率。

优选的，所述贴片电阻取值范围1000Ω～3000Ω。

优选的，通过调节所述变容管的两端电压来调节电容，从而使吸收体的反射率动态可调，实现宽频带吸波功效。

优选的，选择变容管型号选择使得电容实现0.5pF～10pF的范围可调。

优选的，所述吸波贴片包括铁氧体材料和硅胶材料，所述铁氧体材料和硅胶材料混合后压制形成所述吸波贴片。

优选的，所述铁氧体材料与入射进所述吸波贴片的部分电磁波发生作用，并将电磁能转化为热能。

优选的，所述吸波贴片的厚度为1mm。

实施本发明的，具有以下有益效果：通过实施本发明的主被动兼容复合雷达吸收体瞬时带宽较窄，但是其谐振频率可以在低频宽带内连续可调。应用此技术，可以通过调节变容管两端电压大小来调节电容，从而使吸收体反射率动态可调，实现P波段吸收效果。X波段则通过吸波贴片来实现吸收效果。

附图说明

图1是本发明一种基于AFSS的主被动兼容复合雷达吸收体的结构示意图；

图2是有源频率选择表面结构组成示意图；

图3是基于AFSS的主被动兼容复合雷达吸收体的反射率曲线图。

图中：1：蒙皮层；2：有源频率选择表面；3：间隔层；4：吸波贴片；5：金属背板；6：频率选择表面；7：贴片电阻；8：变容管。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一、连接结构

参见图1，一种基于AFSS的主被动兼容复合雷达吸收体，包括：蒙皮层1，还包括：有源频率选择表面2、间隔层3、吸波贴片4和金属背板5。其中，所述的有源频率选择表面2，包括：频率选择表面6、贴片电阻7和变容管8。

金属背板5与吸波贴片4粘合在一起；吸波贴片4与间隔层3粘合在一起；间隔层3与有源频率选择表面2粘合在一起；有源频率选择表面2与蒙皮层1粘合在一起。

参见图2，有源频率选择表面2采用“工”字形单元设计，竖直方向设计4个正八边形贴片，正八边形外径取值范围4mm～8mm。贴片电阻7和变容管8焊接在单元缺口处，贴片电阻取值范围1000Ω～3000Ω；选择变容管8的型号应电容可实现0.5pF～10pF的可调范围。

频率选择表面6与贴片电阻7焊接，频率选择表面6与变容管8焊接。

二、工作原理

一种基于AFSS的主被动兼容复合雷达吸收体工作时，电磁波首先入射到蒙皮层1，依次穿过有源频率选择表面2、间隔层3，然后进入吸波贴片4，此时根据电磁波频率不同分为两种情况：

(1)如果电磁波频率处于P波段，则没有损耗直接入射到金属背板5表面；在金属背板5表面产生反射，反射波依次穿过吸波贴片4、间隔层3、有源频率选择表面2、蒙皮层1，在蒙皮层1表面反射波与入射波之间相互干涉，使回波能量降低，从而产生隐身效果。

具体的，电磁波首先入射到蒙皮层1，依次穿过有源频率选择表面2、间隔层3和吸波贴片4，入射到金属背板5表面；在金属背板5表面产生反射，反射波依次穿过吸波贴片4、间隔层3、有源频率选择表面2、蒙皮层1，在蒙皮层1表面反射波与入射波之间相互干涉，使回波能量降低，从而产生隐身效果。频率选择表面6具有频率滤波功能，当电磁波照射到频率选择表面6上时，频率处于通带带宽内的电磁波顺利通过，频率处于通带带宽外的电磁波被直接反射。贴片电阻7和变容管8加载在频率选择表面6单元之间。通过选择合适的电阻7阻值可以实现整个吸收体与自由空间的阻抗匹配，使吸收体反射率最低；通过调节变容管8两端电压大小来调节电容，从而使吸波结构反射率动态可调，实现宽频带吸波效果。

(2)如果电磁波频率处于X波段，则电磁波与吸波贴片4中的铁氧体材料发生反应，部分电磁能转化为热能，剩余部分电磁波入射到金属背板5表面；在金属背板5表面产生反射，电磁波再次进入吸波贴片4，与吸波贴片4中的铁氧体材料发生作用，部分电磁能转化为热能，剩余部分电磁波再次穿过间隔层3、有源频率选择表面2、蒙皮层1，此时回波能量已经很少。

具体的，电磁波首先入射到蒙皮层1，依次穿过有源频率选择表面2、间隔层3，进入吸波贴片4，与吸波贴片4中的铁氧体材料发生作用，部分电磁能转化为热能，部分电磁波入射到金属背板5表面；在金属背板5表面产生反射，电磁波再次进入吸波贴片4，与吸波贴片4中的铁氧体材料发生作用，部分电磁能转化为热能，部分电磁波再次穿过间隔层3、有源频率选择表面2、蒙皮层1，此时回波能量已经很少。频率选择表面6具有频率滤波功能，当电磁波照射到频率选择表面6上时，频率处于通带带宽内的电磁波顺利通过，X波段属于频率选择表面6的通带。

三、测试效果

参见图3，加载不同电压时，一种基于AFSS的主被动兼容复合雷达吸收体反射率测量结果。当不加电压时，复合吸收体在P波段几乎没有吸收效果；当两端加载5V电压时，吸收体反射率峰值频率为0.42GHz；随加载电压增大，吸收体反射率峰值频率变大。当电压在5V-30V之间变化时，吸收体反射率峰值频率在0.42GHz-0.82GHz之间连续变化，-10dB反射率等效带宽为0.4GHz；同时，当电压在5V-30V之间变化时，复合吸收体反射率在X波段变化不大，均低于-10dB。

本发明的吸收体具有可靠性高、适用性强的特点，有很好的推广、适用价值和经济效益。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (1)

1.一种基于AFSS的主被动兼容复合雷达吸收体，其特征在于：所述吸收体依次包括：蒙皮层(1)、有源频率选择表面(2)、间隔层(3)、吸波贴片(4)和金属背板(5)，电磁波从蒙皮层(1)入射后穿过所述有源频率选择表面(2)、间隔层(3)和吸波贴片(4)并在金属背板(5)反射，反射电磁波与入射电磁波在所述蒙皮层(1)处干涉降低回波能量，所述有源频率选择表面(2)可选择的通过或反射电磁波，所述吸波贴片(4)可选择的吸收电磁波的电磁能；

所述有源频率选择表面(2)包括频率选择表面(6)、贴片电阻(7)和变容管(8)，所述贴片电阻(7)和变容管(8)设置在相邻的频率选择表面(6)之间；

频率选择表面(6)为“工”字形单元，在“工”字形单元的上下面之间竖直方向设计4个正八边形贴片，贴片电阻(7)和变容管(8)焊接在“工”字形单元的缺口处；

正八边形外切圆直径取值范围4mm～8mm；

所述贴片电阻(7)的阻值使吸收体与自由空间的阻抗匹配，从而降低吸收体的反射率；

所述贴片电阻(7)取值范围1000Ω～3000Ω；

通过调节所述变容管(8)的两端电压来调节电容，从而使吸收体的反射率动态可调，实现宽频带吸波功效；

选择变容管(8)型号选择使得电容实现0.5pF～10pF的范围可调；

所述吸波贴片(4)包括铁氧体材料和硅胶材料，所述铁氧体材料和硅胶材料混合后压制形成所述吸波贴片(4)；

所述铁氧体材料与入射进所述吸波贴片(4)的部分电磁波发生作用，并将电磁能转化为热能。

Images