CN110808475B - 一种角度稳定的宽带双频带通结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种角度稳定的宽带双频带通结构，包括介质层、FSS层和匹配层，介质层数量为六层，FSS层数量为三层，匹配层数量为两层，各层介质层、FSS层和匹配层相互间隔式交叉叠加，介质层与匹配层表面光滑，FSS层上刻蚀有若干组缝隙单元，本发明具有可以满足双波段天线的宽角域宽频带通信需求，同时将两个通带外的电磁波反射至非威胁方向，可有效降低FCS的优点。

Description

一种角度稳定的宽带双频带通结构
技术领域
本发明涉及雷达技术领域，尤其涉及一种角度稳定的宽带双频带通结构。
背景技术
普遍使用的频率选择表面(FSS)雷达罩技术是天线系统RCS减缩的一种有效手段，但一方面，随着复合制导、双频天线技术的日趋成熟，传统的带通型FSS已无法满足较大频域跨度的双带通信需求；另一方面，随着天线系统对于前向及侧向RCS减缩需求的增加，FSS雷达罩的尖锥外形会使得电磁波相对于罩面法向的入射角显著变大，影响天线系统RCS的减缩。
因此，针对以上不足，需要提供一种角度稳定的宽带双频带通结构。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是解决双频天线系统带外RCS减缩，通带的大角度稳定的问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种角度稳定的宽带双频带通结构，包括介质层、FSS层和匹配层，介质层数量为六层，FSS层数量为三层，匹配层数量为两层，各层介质层、FSS层和匹配层相互间隔式交叉叠加，介质层与匹配层表面光滑，FSS层上刻蚀有若干组缝隙单元。
通过采用上述技术方案，使用不同材质多层间隔叠加的方式，能提高对不同波段电磁波的滤波特性耦合，可提高宽屏特性和角度稳定性。
作为对本发明的进一步说明，优选地，缝隙单元包括方环缝隙和折线缝隙，若干条折线缝隙间隔分布在方环缝隙四角处，折线缝隙与方环缝隙之间间距相同。
通过采用上述技术方案，Ku波段电磁波在折线缝隙边沿激励感应电流，继而激发Ku波段电磁场，能量沿入射方向继续传播；同时，X波段电磁波在方环缝隙边沿激励感应电流，继而激发X波段电磁场，能量沿入射方向继续传播，融合了Ku与X双波段的谐振缝隙，实现了双频带通单元。
作为对本发明的进一步说明，优选地，若干组缝隙单元呈矩形排列。
通过采用上述技术方案，不仅便于制造，同时规则的排列更易使电磁波在缝隙单元处产生激励感应电流。
作为对本发明的进一步说明，优选地，介质层包括第一介质层、第二介质层、第三介质层、第四介质层、第五介质层和第六介质层，FSS层包括第一FSS层、第二FSS层和第三FSS层，匹配层包括第一匹配层和第二匹配层，各个介质层、FSS层和匹配层从上至下的叠加顺序为：第一介质层-第一FSS层-第二介质层-第一匹配层-第三介质层-第二FSS层-第四介质层-第二匹配层-第五介质层-第三FSS层-第六介质层。
通过采用上述技术方案，电磁波由第一介质层上方入射，经过第一介质层入射至第一FSS层，Ku波段电磁波激发Ku波段电磁场，能量沿入射方向继续传播；同时，X波段电磁波激发X波段电磁场，能量沿入射方向继续传播；第二FSS层与第三FSS层与第一FSS层工作过程完全一致，而照射至第一FSS层的其它波段电磁波无法激励表面电流，大部分能量被第一FSS层反射，小部分在第二FSS层或第三FSS层被反射，通过第一匹配层与第二匹配层将三层FSS层的滤波效果进行耦合得到宽频特性与角度稳定性。
作为对本发明的进一步说明，优选地，各个介质层均由石英纤维布与氰酸酯树脂复合材料制成。
通过采用上述技术方案，以起到良好的支撑和保护整个结构的作用。
作为对本发明的进一步说明，优选地，各个FSS层均为铜膜。
通过采用上述技术方案，易于激发电磁场。
作为对本发明的进一步说明，优选地，各个匹配层均由PMI泡沫材料制成。
通过采用上述技术方案，利用PMI泡沫材料优异的力学性能，使由本结构支撑的天线系统结构强度大，不易形变，可在较为恶劣的环境中使用。
(三)有益效果
本发明的上述技术方案具有如下优点：
本发明通过三层FSS的耦合设计，融合了Ku与X双波段的谐振缝隙，实现了双频带通单元；并拓展了两个频带的带宽完成了角度稳定性设计，能够同时实现两个频带的通信功能，且兼顾双工作频带外的屏蔽性能，降低雷达系统的RCS特征。
附图说明
图1是本发明的截面结构图；
图2是本发明的FSS层；
图3为本发明不同波段电磁波在不同入射角下的透波率关系图。
图中：1、介质层；11、第一介质层；12、第二介质层；13、第三介质层；14、第四介质层；15、第五介质层；16、第六介质层；2、FSS层；21、第一FSS层；22、第二FSS层；23、第三FSS层；3、匹配层；31、第一匹配层；32、第二匹配层；4、缝隙单元；41、方环缝隙；42折线缝隙。
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。
一种角度稳定的宽带双频带通结构，如图1所示，包括介质层1、FSS层2和匹配层3，介质层1数量为六层，FSS层2数量为三层，匹配层3数量为两层，各层介质层1、FSS层2和匹配层3相互间隔式交叉叠加，其中，介质层1包括第一介质层11、第二介质层12、第三介质层13、第四介质层14、第五介质层15和第六介质层16，FSS层2包括第一FSS层21、第二FSS层22和第三FSS层23，匹配层3包括第一匹配层31和第二匹配层32，各个介质层1、FSS层2和匹配层3从上至下的叠加顺序为：第一介质层11-第一FSS层21-第二介质层12-第一匹配层31-第三介质层13-第二FSS层22-第四介质层14-第二匹配层32-第五介质层15-第三FSS层23-第六介质层16。
结合图1、图2，各个介质层1均由石英纤维布与氰酸酯树脂复合材料制成，以起到良好的支撑和保护整个结构的作用，各个FSS层2均为铜膜，易于激发电磁场，各个匹配层3均由PMI泡沫材料(聚甲基丙烯酰亚胺)制成，其比强度、比模量均高于PU和PVC，利用PMI泡沫材料优异的力学性能，使由本结构支撑的天线系统结构强度大，不易形变，可在较为恶劣的环境中使用。
结合图1、图2，介质层1与匹配层3表面光滑，FSS层2上刻蚀有若干组缝隙单元4，缝隙单元4总宽约为11mm，缝隙单元4包括方环缝隙41和折线缝隙42，方环缝隙41为正方形环状结构，方环缝隙41的总宽度约为8mm，方环缝隙41的环宽约为1.3mm，四条直角折线缝隙42间隔分布在方环缝隙41四角处，折线缝隙42的线宽为1.3mm，折线缝隙42两端头平面之间的间距为8.5mm；折线缝隙42与方环缝隙41之间间距相同；各个缝隙单元4在FSS层2上呈矩形排列电磁波由第一介质层11上方入射，经过第一介质层11入射至第一FSS层21，Ku波段电磁波在折线缝隙42边沿激励感应电流，继而激发Ku波段电磁场，能量沿入射方向继续传播；同时，X波段电磁波在方环缝隙41边沿激励感应电流，继而激发X波段电磁场，能量沿入射方向继续传播；第二FSS层22与第三FSS层23与第一FSS层21工作过程完全一致，而照射至第一FSS层21的其它波段电磁波无法激励表面电流，大部分能量被第一FSS层21反射，小部分在第二FSS层22或第三FSS层23被反射；结合图3，在入射角从0°变化至45°的过程中，所设计结构在X波段与Ku波段内均具有稳定的-1dB以上透波率通带，随着角度的变化通带并未随之发生频偏，角度稳定性良好。
综上，本发明通过第一匹配层31与第二匹配层32将三层FSS层的滤波效果进行耦合得到宽频特性与角度稳定性，且通过融合了Ku与X双波段的谐振缝隙，实现了双频带通单元；同时利用缝隙单元4均匀规整地排列，不仅便于制造，同时规则的排列更易使电磁波在缝隙单元处产生激励感应电流。
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 (3)

1.一种角度稳定的宽带双频带通结构，其特征在于：包括介质层(1)、FSS层(2)和匹配层(3)，介质层(1)数量为六层，FSS层(2)数量为三层，匹配层(3)数量为两层，各层介质层(1)、FSS层(2)和匹配层(3)相互间隔式交叉叠加，介质层(1)与匹配层(3)表面光滑，其中介质层(1)包括第一介质层(11)、第二介质层(12)、第三介质层(13)、第四介质层(14)、第五介质层(15)和第六介质层(16)，各个介质层(1)均由石英纤维布与氰酸酯树脂复合材料制成；FSS层(2)包括第一FSS层(21)、第二FSS层(22)和第三FSS层(23)，各个FSS层(2)均为铜膜；匹配层(3)包括第一匹配层(31)和第二匹配层(32)，各个介质层(1)、FSS层(2)和匹配层(3)从上至下的叠加顺序为：第一介质层(11)-第一FSS层(21)-第二介质层(12)-第一匹配层(31)-第三介质层(13)-第二FSS层(22)-第四介质层(14)-第二匹配层(32)-第五介质层(15)-第三FSS层(23)-第六介质层(16)；FSS层(2)上刻蚀有若干组缝隙单元(4)；缝隙单元(4)包括方环缝隙(41)和折线缝隙(42)，若干条折线缝隙(42)间隔分布在方环缝隙(41)四角处，折线缝隙(42)与方环缝隙(41)之间间距相同。
2.根据权利要求1所述的一种角度稳定的宽带双频带通结构，其特征在于：若干组缝隙单元(4)呈矩形排列。
3.根据权利要求1所述的一种角度稳定的宽带双频带通结构，其特征在于：各个匹配层(3)均由PMI泡沫材料制成。
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