CN110707434A

CN110707434A - 一种柱面共形的有源频率选择表面吸波装置、其制备和应用

Info

Publication number: CN110707434A
Application number: CN201910866382.9A
Authority: CN
Inventors: 江建军; 缪灵; 别少伟; 贺云; 郦程丽
Original assignee: Huazhong University of Science and Technology
Current assignee: Huazhong University of Science and Technology
Priority date: 2019-09-12
Filing date: 2019-09-12
Publication date: 2020-01-17
Anticipated expiration: 2039-09-12
Also published as: CN110707434B

Abstract

本发明属于工程化应用共形吸波材料技术领域，更具体地，涉及一种柱面共形的有源频率选择表面吸波装置、其制备和应用。该柱面共形的有源频率选择表面吸波装置，自内向外依次包括金属圆柱载体、贴合于所述金属圆柱载体表面的介质隔离层、贴合于所述介质隔离层表面的有源频率选择表面层以及供所述有源频率选择表面层依附的介质基底层。本发明的基于柱面共形的有源FSS吸波装置，针对的是实际应用中的简化结构即不同曲率的圆柱面。目的是为了协调理想的无限平面FSS吸波结构与实际工程应用之间的问题，在此基础上实现在微波频段电磁波吸收的特性。

Description

一种柱面共形的有源频率选择表面吸波装置、其制备和应用

技术领域

本发明属于工程化应用共形吸波材料技术领域，更具体地，涉及一种柱面共形的有源频率选择表面吸波装置、其制备和应用。

背景技术

C波段电磁波，其频率从4.0～8.0GHz，位于火控雷达X波段和预警雷达S波段的中间过渡区，因此，其具备S与X波段各自不同的电磁散射特点，是研究目标雷达隐身的重要频段之一。从波长来看，作为厘米波的C波段电磁波，当被雷达探测的目标为分米以及米量级时，其对应的散射电磁场能量在各个方向上的分布趋向于均匀化，单一地对雷达探测目标进行修形处理已无法满足隐身指标，因此，在该频段下，应用能够进行全方位电磁波吸收的吸波材料势在必行。

传统的用于工程应用中吸收C波段电磁波的吸波材料是将一些具有吸波性能的粉末和各种粘合剂混合在一起所形成的涂覆型吸波材料，其中最常见就是铁氧体吸波材料、金属微粉吸波材料和多晶铁纤维吸波材料。由于混合时铁粉的加入，这类传统的吸波材料往往十分笨重，且当应对的电磁波更低频时，不仅吸波性能大打折扣且所需材料的涂覆厚度更大，这使得在实际应用中特别是需要吸波材料大面积使用时，存在一定的困难。而具有的“薄”、“轻”、“宽”、“强”特性的结构型吸波材料，就此展现出了不可替代的作用。

频率选择表面(FSS:Frequency Selective Surface)，作为一种周期性结构，是一类典型的结构型吸波材料，其对入射电磁波具有选择性反射、吸收或透过性能。而有源频率选择表面是在FSS层中加载有源可调器件，通过外接激励源控制可调器件的工作状态，改变FSS层的阻抗特性，进而改变FSS层在入射电磁波下产生的感应电流强度，从而达到改变整体柱面结构的散射特性。

然而，现有的应用于C波段的FSS吸波装置都是由无限个平面二维排布的FSS单元组成，对其吸波性能的评估也只局限在反射率上。但在实际工程中，FSS吸收装置具有具体的应用目标，存在因吸收装置规格有限而带来的边缘散射等问题，将反射率作为性能指标不再合理，且当所应用的目标为曲面结构时，各个部位的FSS单元更是面临不同的电磁波入射状态。因此，在对应用于C波段的FSS吸波装置进行设计时，以雷达散射截面作为评价指标，注意尺寸有限和曲面结构带来的问题，对FSS单元进行全局的优化。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种柱面共形的有源频率选择表面吸波装置、其制备和应用，其通过将有源频率选择表面附着于圆柱体表面且与圆柱体贴合，形成一种更接近于工程的非平面的有源FSS吸波体，实现在微波频段电磁吸收特性，由此解决结构尺寸有限的FSS吸波装置应用于实际二维曲面结构的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种柱面共形的有源频率选择表面吸波装置，自内向外依次包括金属圆柱载体、贴合于所述金属圆柱载体外表面的介质隔离层、贴合于所述介质隔离层表面的有源频率选择表面层以及供所述有源频率选择表面层附着的介质基底层。

优选地，所述金属圆柱载体为实心或空心的金属圆柱，其曲率半径范围为90mm～300mm。

优选地，所述介质隔离层(2)采用的材料为芳纶纸蜂窝材料、陶瓷材料、聚酯材料或玻璃纤维增强环氧树脂材料；所述介质隔离层的厚度为4mm～10mm，所述介质隔离层的长度和宽度分别与所述有源频率选择表面层的长度和宽度一致。

优选地，所述介质基底层采用的材料为玻璃纤维增强环氧树脂或聚酰亚胺膜，所述介质基底层的厚度为0.15mm～0.8mm。

优选地，所述有源频率选择表面层表面具有FSS图形；

所述FSS图形包括若干个按行列周期排布的FSS单元，在所述FSS单元内的目标缝隙中连接有电感；在同一水平方向的FSS单元间缝隙中连接有PIN二极管，构成串联的S型FSS行；多个S型FSS行彼此并联，构成按行列周期排布的FSS图形；

所述有源频率选择表面层的左右边缘处各有一条加载电源所需的激励线(6)，所述FSS图形的左右边缘处与激励线之间连接有电感；

工作时，通过外接激励电源，通过位于所述有源频率选择表面层边缘的激励线和起电路连接作用的电感，对所述有源频率选择表面层中的PIN二极管施加激励信号，加载的每个PIN二极管都处于同一工作状态；各个FSS单元之间通过加载PIN二极管构成谐振。

优选地，所述FSS图形中包括若干个FSS单元，所述FSS单元由四个花瓣形图案构成，任一个所述花瓣形图案为轴对称形状，且由依次共边的半圆、矩形和等腰直角三角形组合而成，四个所述花瓣形图案以等腰直角三角形顶点相对且等距分布的方式，呈现十字排布，构成所述FSS单元；

所述FSS单元之间以所述花瓣形图案中的半圆圆弧边相对且等距分布；

所述FSS图形中的任意两个相邻FSS单元之间焊接有PIN二极管，按照加载激励的方向，焊接有PIN二极管的花瓣形图案与位于同一FSS单元内的、相邻的右上角或右下角的花瓣形图案通过电感相连，利用PIN二极管和电感，所述FSS单元构成串联的S型FSS行；多个所述S型FSS行彼此并联，构成按行列周期排布的FSS图形。。

优选地，所述FSS图形的边缘处与所述激励线的间隔为1mm～2mm；所述激励线宽度为0.5mm～5mm。

优选地，所述花瓣形图案与激励线均为导电金属薄片。

优选地，所述FSS图形的长度和宽度范围均为180mm～600mm，所述FSS单元的尺寸为15mm×15mm～30mm×30mm。

优选地，所述PIN二极管为贴片型PIN二极管，所述电感为贴片型电感。

优选地，所述的吸波装置，其吸波频段为2.5～8.5GHz。

按照本发明的另一个方面，提供了一种所述的吸波装置的制备方法，包括如下步骤：

首先在介质基底层上制作出FSS图形，然后按照所述的吸波装置的结构要求在相应的位置焊接PIN二极管与电感构成有源FSS层；将所述FSS图形朝下，放置于介质隔离层的上表面，最后将介质隔离层的下表面依附于金属圆柱载体的表面，与圆柱表面贴合固定；

外接激励电源，通过位于有源FSS层边缘的激励线和起电路连接作用的电感，对有源FSS层中的PIN二极管施加激励信号，加载的每个PIN二极管都处于同一工作状态；各个FSS单元之间通过加载PIN二极管构成谐振；行列周期排布的有源FSS层、介质基底层、介质隔离层和金属圆柱载体构成了一个完整的吸波装置。

按照本发明的另一个方面，提供了一种所述的吸波装置的应用，用于吸收C波段电磁波。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

(1)本发明提供了一种柱面共形的有源FSS吸波装置，针对的是实际应用中的简化结构即不同曲率的圆柱面的吸波。其自内向外依次包括金属圆柱载体、贴合于所述金属圆柱载体表面的介质隔离层、贴合于所述介质隔离层表面的有源频率选择表面层以及供所述有源频率选择表面层依附的介质基底层。所述有源频率选择表面层上具有按行列周期排布的FSS图形；所述有源频率选择表面层的左右边缘处各有一条加载电源所需的激励线。该吸波装置通过复合FSS吸波体与简化外形结构圆柱，能够实现在C波段电磁波吸收的性能。

(2)本发明通过首先在单面覆铜板上制作出FSS阵列图形，然后按照上述吸波装置结构要求在相应的位置焊接PIN二极管与电感构成有源FSS层，将FSS图形朝下，放置于介质隔离层的上表面，最后将介质隔离层的下表面依附于金属圆柱体的表面，与圆柱表面贴合固定。工作时，外接激励电源，通过位于有源FSS层边缘的激励线和起电路连接作用的电感，对有源FSS层中的PIN二极管施加激励信号，加载的每个PIN二极管都处于同一工作状态。各个FSS单元之间通过加载PIN二极管构成谐振。行列周期排布的有源FSS层、介质基底层、介质隔离层和所包覆金属圆柱构成了一个完整的吸波装置。当外接直流激励电压处于非线性工作区间时，PIN二极管的工作状态可以等效为可变电。因此，可以通过调节外接激励电压大小，改变PIN二极管的工作状态以达到改变FSS单元阻抗特性的目的，进而改变FSS层在入射电磁波下产生的感应电流强度，从而达到改变整体柱面结构的散射特性。使该种应用于实际的柱面结构的有源FSS吸波装置，能够实现在C波段电磁波吸收的性能。

附图说明

图1为本发明实施实例中基于柱面共形的有源频率选择表面吸波装置的三维结构示意图；

图2为本发明实施实例中基于柱面共形的有源频率选择表面吸波装置的俯视图；

图3为本发明实施例中基于柱面共形的有源频率选择表面吸波装置的有源频率选择表面层的FSS单元示意图；

图4为本发明实施例中基于柱面共形的有源频率选择表面吸波装置的有源频率选择表面层在二维平面上的示意图；

图5为本发明实施例中基于柱面共形的有源频率选择表面吸波装置在不同电阻下的RCS特性。

在所有附图中，相同的附图标记表示相同的结构或元件，其中：

1-金属圆柱载体；2-介质隔离层；3-有源频率选择表面层；4-介质基底层；5-花瓣形图案；6-激励线；7-PIN二极管；8-电感。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本发明提供的基于一种柱面共形的有源FSS吸波装置，针对的是实际应用中的简化结构即不同曲率的圆柱面。目的是为了协调理想的无限平面FSS吸波结构与实际工程应用之间的问题，在此基础上实现在微波频段电磁波吸收的特性。

本发明提供的一种柱面共形的有源频率选择表面吸波装置，如图1所示，自内向外依次包括金属圆柱载体1、贴合于所述金属圆柱载体表面的介质隔离层2、贴合于所述介质隔离层表面的有源频率选择表面层3以及供所述有源频率选择表面层依附的介质基底层4。所述有源频率选择表面层3上具有按行列周期排布的FSS图形。

一些实施例中，所述金属圆柱载体1为实心的金属圆柱，其曲率范围为90mm～300mm。这与有源频率选择表面层3所作用的微波频段密切相关，其相应的雷达散射截面减缩频段为2.5～8.5GHz。因根据标准，对位于C波段的吸波结构进行吸波性能评估时，其相应尺寸需控制在上述尺寸范围内。因此，相应地，金属圆柱载体的高度为180mm～600mm。

一些实施例中，所述金属圆柱载体1为实心或空心的金属圆柱，其高度为180mm～600mm。

所述介质隔离层2不仅用于支撑固定位于其外层的有源频率选择表面层3和介质基底层4，更是保障本吸波装置性能的必要结构。一些实施例中，其采用的材料为芳纶纸蜂窝材料、玻璃纤维增强环氧树脂材料、陶瓷材料或聚酯材料，厚度为4mm～10mm，所述介质隔离层2的长度和宽度与分别所述有源频率选择表面层3的长度和宽度一致。

一些实施例中，所述介质基底层4采用的材料为玻璃纤维增强环氧树脂和聚酰亚胺膜，所述介质基底层4厚度为0.15mm～0.8mm。

本发明所述有源频率选择表面层3上具有按行列周期排布的FSS图形；一些实施例中，本发明有源频率选择表面层与所述介质基底层作为一个整体制备得到。通过在介质基底层上制作出FSS图形阵列，可通过任意现有技术制备得到，比如贴片法、印制电路板(PCB)加工技术和湿法刻蚀法。比如可以在单面覆铜的介质基底层上通过采用湿法刻蚀方法得到所述FSS图形，在一些实施例中本发明的有源频率选择表面层3和介质基底层4可以看做单面覆铜箔板，且所述有源频率选择表面层制备在其覆铜的那一侧。

本发明所述有源频率选择表面层3表面具有FSS图形；所述FSS图形包括若干个按行列周期排布的FSS单元，在所述FSS单元内的目标缝隙中焊接电感8；在同一水平方向的FSS单元间缝隙中焊接PIN二极管7，构成串联的S型FSS行；多个S型FSS行彼此并联，构成按行列周期排布的FSS图形。

所述有源频率选择表面层3的左右边缘处各有一条加载电源所需的激励线6，所述FSS图形的左右边缘处与激励线6之间焊接有电感8。

使用时，每个所述FSS单元的PIN二极管7和电感8都分别处于相同的工作状态。

本发明所述FSS图形中包括若干个FSS单元，一些实施例中，如图2所示，所述FSS单元由四个花瓣形图案5构成，所述花瓣形图案5由依次共边的半圆、矩形和等腰直角三角形组合而成，四个所述花瓣形图案5以等腰直角三角形顶点相对且等距分布的方式，呈现十字排布，构成所述FSS单元。

所述FSS单元之间以所述花瓣形图案5中的半圆圆弧边相对且等距分布。

所述FSS图形中的任意两个相邻FSS单元之间焊接有PIN二极管7，焊接有PIN二极管7的花瓣形图案5与位于同一FSS单元内的、相邻的其中一个花瓣形图案5通过电感8相连，利用PIN二极管7和电感8，所述FSS单元构成串联的S型FSS行；多个所述FSS行彼此并联，构成按行列周期排布的FSS图形。

四个所述花瓣形图案5以等腰直角三角形顶点相对且按一定的缝隙大小等距分布，且该缝隙中焊接电感8，将相邻的两个花瓣形图案连接。FSS单元之间以所述花瓣形图案5中的半圆圆弧边相对且按一定的缝隙大小等距分布，而该缝隙中焊接所述的PIN二极管，将相邻的花瓣形图案连接起来。

一些实施例中，如图3所示，每个FSS单元的“花瓣形”图案5的圆弧边与相邻FSS单元的“花瓣形”图案5的圆弧边之间焊接PIN二极管7，按照加载激励的方向(即电流流动方向)，焊有PIN二极管7的所述“花瓣形”图案5与位于同一FSS单元内的右上角或者右下角的所述“花瓣形”图案5以焊接电感8的形式相连，即在由所述“花瓣形”图案5等腰直角三角形的一边与右相邻的所述“花瓣形”图案5的等腰直角三角形的一边形成的缝隙之间焊接电感8，以此利用PIN二极管7和电感8，构成串联的“S”型FSS行；所述多行FSS行彼此并联，构成按行列周期排布的FSS图形。图4为本发明实施例中基于柱面共形的有源频率选择表面吸波装置的有源频率选择表面层在二维平面上的示意图。

加载激励的方向可以根据需要为自左向右或自右向左。

“花瓣形”图案5在本发明中实质为“花瓣形”导电金属薄片5。在电磁波照射下，所述“花瓣形”导电金属薄片5的表面产生感应电流，对不同频率的入射电磁波起到选择滤波的作用。

本发明所述有源频率选择表面层3的左右边缘处各有一条加载电源所需的激励线6，一些实施例中，所述FSS图形与所述激励线6的间隔为1mm～2mm；所述激励线6宽度为0.5mm～5mm。

位于所述有源频率选择表面层3左右边缘处的激励线6与相邻的所述FSS单元之间焊有电感8；每个所述FSS单元的PIN二极管7和电感8都分别处于相同的工作状态。

一些实施例中，所述花瓣形图案5与激励线6均为导电金属薄片。FSS图形的尺寸与有源频率选择表面层3所作用的微波频段和金属圆柱载体1的尺寸密切相关。根据国家标准，对C波段的吸波结构进行吸波性能评估时，其相应尺寸应控制在180mm～600mm范围内。且为了确保该吸波装置的性能，需FSS图形能完整覆盖金属圆柱载体1的有效镜面散射区域。因此，所述FSS图形的长度和宽度范围均为180mm～600mm。

FSS单元的尺寸与该吸波装置在2.5～8.5GHz所具有的雷达散射截面缩减性能直接相关，因此，所述FSS单元的尺寸为15mm×15mm～30mm×30mm；即该FSS单元的长为15～30mm，宽为15～30mm。

一些实施例中，所述PIN二极管7为贴片型PIN二极管，所述电感8为贴片型电感。

本发明中所涉及的“左”、“右”是指将本发明所述的圆柱形的侧面展开以后得到的长方形的左右边即为所述的“左”、“右”。

当今的隐身技术发展迅猛，对各国未来武器装备的生存力和作战效应影响深远，而RCS雷达散射截面缩减技术作为隐身技术中最重要的一种，更是受到人们广泛的关注。当下，缩减RCS主要有3种途径：外形隐身技术、材料隐身技术和阻抗加载技术。在对具体目标进行研究中，首先需要考虑外形的隐身设计，这是由目标所需具备的基础功能决定的。例如一个隐身飞行器，它的外形设计就必须首先符合空气动力学等基本要求，然后在此基础上，利用高频段雷达波能量分布紧密的特点，对基础外形进行优化，使得探测雷达波的反射能量偏离入射方向以减低RCS。但上述方式，只能在一定的角域内获得RCS缩减，同时一定伴随着另一个角域RCS增强。因此，如果要求所有角度上都是同等的RCS缩减，目标外形和吸波材料的综合就势在必行。此外，利用外形隐身技术对目标结构进行一定角域内的RCS缩减是受到入射雷达波频率限制的，换句话说，当探测雷达波频率较低，如处于S或者C波段时，因低频雷达波能量分布松散，单独依靠外形技术无法在一个宽频带内获得较小的RCS值。所以，作为在C波段甚至是S波段拥有全方位良好吸波性能的频率选择表面吸波体更是成为了与外形结构相复合的首选，本发明就是采用了FSS吸波体与具体的简化外形结构圆柱的复合。

然而，对于FSS吸波体吸波性能的研究多之又多，但这些研究只停留在FSS吸波体在无限平面状态下以吸收性能为评价指标的框架下，未考虑当这种FSS吸波体成为有限平面甚至是应用于具体外形结构下，以雷达散射截面为评价指标的情况。而这两种情形下的两种指标是无法对等的。举例说，当无限大小的FSS吸波体应用于具体外形结构时，首先因边界的问题会带来边缘截断的散射问题，这是FSS吸波体在无限大小时无法考虑的。此外，本发明所共形的圆柱结构还会出现行波绕射、爬行波绕射等问题，且当探测雷达波入射方向一定时，圆柱结构上的各个部分面临的入射方向都不一致，这些问题的存在会使得FSS吸波体与圆柱结构复合时相互影响、相互制约，因此需要对具体的外形结构进行具体分析，设计优化出在该类结构上都保持良好RCS缩减的共形FSS吸波装置。在此基础上，该种柱面共形FSS吸波装置可以实现其RCS缩减在C波段动态可调。

首先，针对FSS吸波体在柱面结构面临不同电磁波入射状态的问题，本发明提出的吸波装置在对有源频率选择表面层的设计中就采用了中心对称且对入射角变化不敏感的FSS图案类型。同时，在吸收频带内，位于装置结构边缘处的有源频率选择表面层在传输线理论模型中的等效特征阻抗接近空气的特征阻抗，有效削弱了实质上因阻抗不匹配所带来的边缘散射问题。此外，加载于频率选择表面层的PIN二极管，当其处于工作状态时，是一个具有变化阻值和损耗机制的电阻器件。变化的阻值为本发明提出的柱面共形FSS吸波装置实现了C波段RCS动态吸收的功能，也为结构边缘与空气的阻抗匹配提供了进一步支撑；而其具备的损耗机制更是有效地解决了因圆柱结构所引发的行波绕射和爬行波绕射问题。

本发明提出的基于一种柱面共形的有源FSS吸波装置按照如下制备流程得到：首先在单面覆铜板上制作出FSS阵列图形，然后按照上述吸波装置结构要求在相应的位置焊接PIN二极管与电感构成有源FSS层，将FSS图形朝下，放置于介质隔离层的上表面，最后将介质隔离层的下表面依附于金属圆柱体的表面，与圆柱表面贴合固定。外接激励电源，通过位于有源FSS层边缘的激励线和起电路连接作用的电感，对有源FSS层中的PIN二极管施加激励信号，加载的每个PIN二极管都处于同一工作状态。各个FSS单元之间通过加载PIN二极管构成谐振。行列周期排布的有源FSS层、介质基底层、介质隔离层和所包覆金属圆柱构成了一个完整的吸波装置。

当外接直流激励电压处于非线性工作区间时，PIN二极管的工作状态可以等效为可变电。因此，可以通过调节外接激励电压大小，改变PIN二极管的工作状态以达到改变FSS单元阻抗特性的目的，进而改变FSS层在入射电磁波下产生的感应电流强度，从而达到改变整体柱面结构的散射特性。使该种应用于实际的柱面结构的有源FSS吸波装置，能够实现在C波段电磁波吸收的性能。

以下为实施例：

实施例1

一种如图1所示的基于一种柱面共形的有源FSS吸波装置，自内向外依次包括金属圆柱载体1、贴合于所述金属圆柱载体表面的介质隔离层2、贴合于所述介质隔离层表面的有源频率选择表面层3以及所述有源频率选择表面层依附的介质基底层4。所述有源频率选择表面层3上具有按行列周期排布的FSS图形。

所述金属圆柱载体1为实心的铝制圆柱，高为300mm，半径为100mm；FSS图形尺寸为19mm×19mm；FSS单元在垂直和水平方向的距离为1mm；激励线6距离最边缘FSS单元的距离为1mm；所述介质隔离层3采用芳纶纸蜂窝材料，厚度为6mm，其介电常数为1.07，介电损耗角正切值为0.0017；所述介质基底层3采用玻璃纤维增强环氧树脂(FR4)材料，厚度为0.15mm，其介电常数为4.4，介电损耗角正切为0.0007；所述PIN二极管6为贴片型PIN二极管；所述电感8为贴片型电感。

在CST仿真软件中，进行了RCS仿真。RCS随PIN二极管工作时等效电阻值的变化如图5所示，图5中，横轴为频率，纵轴为RCS值，等效电阻在80～400Ω不同的电阻值下，该种柱面共形的有源频率选择表面吸波装置的后向RCS较于同尺寸的金属圆柱载体在2.5～8.5GHz频段内有明显的缩减，且这种RCS缩减效果随着电阻值的的变化而变化，从而实现了电磁波吸收的目标。

实施例2

一种如图1所示的基于一种柱面共形的有源FSS吸波装置，自内向外依次包括金属圆柱载体1、贴合于所述金属圆柱载体表面的介质隔离层2、贴合于所述介质隔离层表面的有源频率选择表面层3以及所述有源频率选择表面层3依附的介质基底层4。所述有源频率选择表面层3上具有按行列周期排布的FSS图形。

所述金属圆柱载体1为实心的铝制圆柱，高为200mm，半径为90mm；FSS图形尺寸为15mm×15mm；FSS单元在垂直和水平方向的距离为1mm；激励线6距离最边缘FSS单元的距离为1mm；所述介质隔离层3采用芳纶纸蜂窝材料，厚度为4mm，其介电常数为1.07，介电损耗角正切值为0.0017；所述介质基底层3采用玻璃纤维增强环氧树脂(FR4)材料，厚度为0.4mm，其介电常数为4.4，介电损耗角正切为0.0007；所述PIN二极管6为贴片型PIN二极管；所述电感8为贴片型电感。

实施例3

一种如图1所示的基于一种柱面共形的有源FSS吸波装置，自内向外依次包括金属圆柱载体1、贴合于所述金属圆柱载体表面的介质隔离层2、贴合于所述介质隔离层表面的有源频率选择表面层3以及所述有源频率选择表面层3依附的介质基底层4。。所述有源频率选择表面层3上具有按行列周期排布的FSS图形。

所述金属圆柱载体1为实心的铝制圆柱，高为500mm，半径为200mm；FSS图形尺寸为28mm×28mm；FSS单元在垂直和水平方向的距离为1mm；激励线6距离最边缘FSS单元的距离为2mm；所述介质隔离层3采用芳纶纸蜂窝材料，厚度为4mm，其介电常数为1.07，介电损耗角正切值为0.0017；所述介质基底层3采用玻璃纤维增强环氧树脂(FR4)材料，厚度为0.8mm，其介电常数为4.4，介电损耗角正切为0.0007；所述PIN二极管6为贴片型PIN二极管；所述电感8为贴片型电感。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种柱面共形的有源频率选择表面吸波装置，其特征在于，自内向外依次包括金属圆柱载体(1)、贴合于所述金属圆柱载体外表面的介质隔离层(2)、贴合于所述介质隔离层表面的有源频率选择表面层(3)以及供所述有源频率选择表面层附着的介质基底层(4)。

2.如权利要求1所述的吸波装置，其特征在于，所述金属圆柱载体(1)为实心或空心的金属圆柱，其曲率半径范围为90mm～300mm。

3.如权利要求1所述的吸波装置，其特征在于，所述介质隔离层(2)采用的材料为芳纶纸蜂窝材料、陶瓷材料、聚酯材料或玻璃纤维增强环氧树脂材料；所述介质隔离层(2)的厚度为4mm～10mm，所述介质隔离层(2)的长度和宽度分别与所述有源频率选择表面层(3)的长度和宽度一致。

4.如权利要求1所述的吸波装置，其特征在于，所述介质基底层(4)采用的材料为玻璃纤维增强环氧树脂或聚酰亚胺膜，所述介质基底层(4)的厚度为0.15mm～0.8mm。

5.如权利要求1所述的吸波装置，其特征在于，所述有源频率选择表面层(3)表面具有FSS图形；

所述FSS图形包括若干个按行列周期排布的FSS单元，在所述FSS单元内的目标缝隙中连接有电感(8)；在同一水平方向的FSS单元间缝隙中连接有PIN二极管(7)，构成串联的S型FSS行；多个S型FSS行彼此并联，构成按行列周期排布的FSS图形；

所述有源频率选择表面层(3)的左右边缘处各有一条加载电源所需的激励线(6)，所述FSS图形的左右边缘处与激励线(6)之间连接有电感(8)；

工作时，通过外接激励电源，通过位于所述有源频率选择表面层(3)边缘的激励线(6)和起电路连接作用的电感(8)，对所述有源频率选择表面层(3)中的PIN二极管(7)施加激励信号，加载的每个PIN二极管都处于同一工作状态；各个FSS单元之间通过加载PIN二极管构成谐振。

6.如权利要求5所述的吸波装置，其特征在于，所述FSS图形中包括若干个FSS单元，所述FSS单元由四个花瓣形图案(5)构成，任一个所述花瓣形图案(5)为轴对称形状，且由依次共边的半圆、矩形和等腰直角三角形组合而成，四个所述花瓣形图案(5)以等腰直角三角形顶点相对且等距分布的方式，呈现十字排布，构成所述FSS单元；

所述FSS单元之间以所述花瓣形图案(5)中的半圆圆弧边相对且等距分布；

所述FSS图形中的任意两个相邻FSS单元之间焊接有PIN二极管(7)，按照加载激励的方向，焊接有PIN二极管(7)的花瓣形图案(5)与位于同一FSS单元内的、相邻的右上角或右下角的花瓣形图案(5)通过电感(8)相连，利用PIN二极管(7)和电感(8)，所述FSS单元构成串联的S型FSS行；多个所述S型FSS行彼此并联，构成按行列周期排布的FSS图形。

7.如权利要求6所述的吸波装置，其特征在于，所述花瓣形图案(5)与激励线(6)均为导电金属薄片。

8.如权利要求6所述的吸波装置，其特征在于，所述FSS图形的长度和宽度范围均为180mm～600mm，所述FSS单元的尺寸为15mm×15mm～30mm×30mm。

9.如权利要求1至8任一项所述的吸波装置的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

10.如权利要求1至8任一项所述的吸波装置的应用，其特征在于，用于吸收C波段电磁波。