CN110818279B - 一种基于数字表面的电磁隐身玻璃 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于数字表面的电磁隐身玻璃，包括刻蚀ITO层、玻璃层和ITO层，玻璃层固连在刻蚀ITO层内侧面，ITO层固连在玻璃层内侧面，刻蚀ITO层上刻蚀有若干组子阵，单组所述子阵内包括若干个相同大小的方环单元，不同组所述子阵之间的方环单元大小不同，本发明具有既能实现电磁隐身、又能保证光学透明的优点。

Description

一种基于数字表面的电磁隐身玻璃

技术领域

本发明涉及电磁隐身技术领域，尤其涉及一种基于数字表面的电磁隐身玻璃。

背景技术

随着雷达探测技术的飞速发展，隐身性能已经成为武器装备最重要的技术指标之一。座舱风挡玻璃作为战斗机、直升机、地面战车等武器系统的必备部件，在保证光学透明的前提下，其隐身设计工作非常具有挑战性。目前，普遍采用ITO(氧化铟锡)镀膜技术，使玻璃呈现光学透明、电磁屏蔽的效果，利用风挡玻璃的低散射外形达到隐身目的。但是，并不是所有的风挡玻璃都具有低散射外形，这时ITO镀膜作用也不明显。为了进一步降低风挡玻璃的散射，必需考虑采用吸波材料途径。一般的吸波材料都呈现为深色，严重影响玻璃的透光性能；在不影响玻璃透光的前提下进行隐身设计成为解决该问题的关键。

因此，针对以上不足，需要提供一种基于数字表面的电磁隐身玻璃。

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既能电磁隐身，又不影响光学透明的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于数字表面的电磁隐身玻璃，包括刻蚀ITO层、玻璃层和ITO层，玻璃层固连在刻蚀ITO层内侧面，ITO层固连在玻璃层内侧面，刻蚀ITO层上刻蚀有若干组子阵，单组所述子阵内包括若干个相同大小的方环单元，不同组所述子阵之间的方环单元大小不同。

通过采用上述技术方案，设置多组方环单元，利用多元相消干涉，有效地解决传统反相相消法与编码超材料由于固定的单元数量及相位差限制了RCS减缩幅度与带宽的问题，不同方环单元产生不同的反射波，不同的反射相位相互叠加抵消，使后向回波能量降低，从而产生隐身效果，且在玻璃层外镀膜的方式，保证玻璃具有优良的透明度。

作为对本发明的进一步说明，优选地，所述子阵为正方形，不同组所述子阵的总边长相同，不同组所述子阵呈矩阵式排列。

通过采用上述技术方案，使每个子阵均有合适的反射相位，能使反射阵上产生特定的相位分布，以产生高定向性的波束，进而实现对特定电磁波的进行相消干涉。

作为对本发明的进一步说明，优选地，单组所述子阵内包含有6×6个方环单元，各个方环单元之间间距相同。

通过采用上述技术方案，可利用阵列综合理论优化得到不同含有不同方环单元子阵的排列位置，从而得到最优的RCS减缩效果。

作为对本发明的进一步说明，优选地，所述方环单元边长范围为1.6mm～4.8mm，所述方环单元宽度均为0.3mm。

通过采用上述技术方案，可最大程度上使X波段至Ku波段之间的电磁波偏离后向，使玻璃能降低更多频率范围电磁波的回波能量，提高隐身玻璃的实用性。

作为对本发明的进一步说明，优选地，玻璃两侧的所述方环单元排列密度大于玻璃中部的方环单元排列密度。

通过采用上述技术方案，飞行器的座舱风挡玻璃，因其为弧形面，则与电磁波的接收面较大，通过增大风挡玻璃两侧方环单元的排列密度，能有效抵消大接收面对电磁波的反射，提高隐身性能。

作为对本发明的进一步说明，优选地，玻璃层为高硼硅玻璃，其介电常数为4，厚度大小为2mm～4mm。

通过采用上述技术方案，使玻璃不仅能保持良好的透明度还具有优良的透波性能。

作为对本发明的进一步说明，优选地，刻蚀ITO层与ITO层厚度相同，且厚度范围为100nm～200nm。

通过采用上述技术方案，使电磁波尽可能穿过玻璃，减少电磁波向外反射的量，而产生反射的电磁波则会在方环单元的相互反射下抵消，大大削弱电磁波的回波能量，提高玻璃的隐身性能。

(三)有益效果

本发明的上述技术方案具有如下优点：

本发明以普通高硅玻璃为载体，利用数字超表面的设计方法，采用ITO膜的刻蚀加工工艺研制而成，能够在较宽的电磁频带内具备良好的隐身效果。

附图说明

图1是本发明的结构图；

图2是本发明的刻蚀ITO层表面结构图；

图3是本发明的电磁波反射率曲线图。

图中：1、刻蚀ITO层；2、玻璃层；3、ITO层。

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。

一种基于数字表面的电磁隐身玻璃，如图1所示，包括刻蚀ITO层1、玻璃层2和ITO层3，玻璃层2固连在刻蚀ITO层内侧面1，ITO层3固连在玻璃层2内侧面。

结合图1、图2，刻蚀ITO层1与ITO层3材料相同，且厚度也相同，其厚度范围为100nm～200nm；刻蚀ITO层1上刻蚀有若干组子阵，所述子阵为正方形，不同组所述子阵的总边长相同，不同组所述子阵呈矩阵式排列，单组所述子阵内包含有6×6个方环单元，各个方环单元之间间距相同，不同组所述子阵之间的方环单元大小不同，其中所述方环单元边长范围为1.6mm～4.8mm，所述方环单元宽度均为0.3mm；使每个子阵均有合适的反射相位，能使反射阵上产生特定的相位分布，以产生高定向性的波束，进而实现对特定电磁波的进行相消干涉。

结合图1、图2，生产时，在玻璃层2上下两面均镀一层ITO膜，厚度100-200nm；然后在刻蚀ITO层1上利用激光刻蚀方环单元，ITO层3不做加工。

结合图3，通过对不同频段电磁波进行相对应的计算，设计出合适方环单元的相互排列位置，可最大程度上反射X波段至Ku波段(8～18GHz)之间的电磁波，使电磁波尽可能穿过玻璃，减少电磁波向外反射的量，而产生反射的电磁波则会利用多元相消干涉(多种单元的反射波在空间叠加，单元之间非固定的相位差增加了相位调控的自由度，以实现超宽带相消干涉)，利用阵列综合理论优化得到不同含有不同方环单元子阵的排列位置，从而得到最优的RCS减缩效果，有效地解决传统反相相消法与编码超材料由于固定的单元数量及相位差限制了RCS减缩幅度与带宽的问题，不同方环单元产生不同的反射波，不同的反射相位相互叠加抵消，使后向回波能量降低，其最终反射到外界的电磁波反射率低于-10dB，从而产生隐身效果，且在玻璃层外镀膜的方式，保证玻璃具有优良的透明度。

结合图1、图2，玻璃两侧的所述方环单元排列密度大于玻璃中部的方环单元排列密度，在飞行器的座舱风挡玻璃，因其为弧形面，则与电磁波的接收面较大，通过增大风挡玻璃两侧方环单元的排列密度，能有效抵消大接收面对电磁波的反射，提高隐身性能。

如图1所示，玻璃层2为高硼硅玻璃，其介电常数为4，厚度大小为2mm～4mm，使玻璃不仅能保持良好的透明度还具有优良的透波性能；并尽可能吸收电磁波，进而实现进一步减少回波能量的作用。

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 (4)

1.一种基于数字表面的电磁隐身玻璃，其特征在于：包括刻蚀ITO层(1)、玻璃层(2)和ITO层(3)，玻璃层(2)固连在刻蚀ITO层(1)内侧面，ITO层(3)固连在玻璃层(2)内侧面，刻蚀ITO层(1)上刻蚀有若干组子阵，单组所述子阵内包括若干个相同大小的方环单元，不同组所述子阵之间的方环单元大小不同；所述子阵为正方形，不同组所述子阵的总边长相同，不同组所述子阵呈矩阵式排列；单组所述子阵内包含有6×6个方环单元，各个方环单元之间间距相同；玻璃两侧的所述方环单元排列密度大于玻璃中部的方环单元排列密度。

2.根据权利要求1所述的一种基于数字表面的电磁隐身玻璃，其特征在于：所述方环单元边长范围为1.6mm～4.8mm，所述方环单元宽度均为0.3mm。

3.根据权利要求1所述的一种基于数字表面的电磁隐身玻璃，其特征在于：玻璃层(2)为高硼硅玻璃，其介电常数为4，厚度大小为2mm～4mm。

4.根据权利要求1所述的一种基于数字表面的电磁隐身玻璃，其特征在于：刻蚀ITO层(1)与ITO层(3)厚度相同，且厚度范围为100nm～200nm。

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