CN112290210A - 一种具带内透过带外吸收型天线罩 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具带内透过带外吸收型天线罩，包括：吸收单元，所述吸收单元包括第一吸收层、与所述第一吸收层间隔设置的第二吸收层及用于间隔所述第一吸收层与第二吸收层的空气层，所述第一吸收层与第二吸收层的结构相同，但尺寸大小不同；所述第一吸收层包括介质基板、贴附于所述介质基板一侧面上的第一层金属及贴附于所述介质基板另一侧面上的第二金属层。根据本发明，该天线罩剖面低，可独立控制多个带外吸收频段，吸收单元还具有小型化的效果，该吸收单元组成的周期结构可作为隐身天线罩工作于雷达系统中，实现带外多个频段吸收电磁波以及带内透过电磁波的功能。

Description

一种具带内透过带外吸收型天线罩
技术领域
本发明涉及微波的技术领域，特别涉及一种具带内透过带外吸收型天线罩。
背景技术
随着通信技术的发展，雷达探测和雷达隐身技术日益完善，应用于军事、生活等多个领域。由于雷达工作时会产生强散射，于是对于雷达散射截面缩减成为现在雷达隐身技术的主要研究目标。天线罩作为雷达系统的重要组成部分，对雷达起保护作用，使雷达免受环境干扰。传统的天线罩主要由频率选择表面构成，使得带内(天线的工作频带)电磁波透过、带外电磁波散射到其他方向。现今，为了实现雷达天线罩的隐身功能，频率选择Rasorber等隐身天线罩由于兼具吸波和透波特性，受到了极为广泛的关注和研究。但由于频率选择表面的工作特性，频率选择Rasorber有剖面大，无法独立控制吸收频率等问题。
发明内容
针对现有技术中存在的不足之处，本发明的目的是提供一种具带内透过带外吸收型天线罩，该天线罩剖面低，可独立控制多个带外吸收频段，吸收单元还具有小型化的效果，该吸收单元组成的周期结构可作为隐身天线罩工作于雷达系统中，实现带外多个频段吸收电磁波以及带内透过电磁波的功能。为了实现根据本发明的上述目的和其他优点，提供了一种具带内透过带外吸收型天线罩，包括：
吸收单元，所述吸收单元包括第一吸收层、与所述第一吸收层间隔设置的第二吸收层及用于间隔所述第一吸收层与第二吸收层的空气层，所述第一吸收层与第二吸收层的结构相同，但尺寸大小不同；
所述第一吸收层包括介质基板、贴附于所述介质基板一侧面上的第一层金属及贴附于所述介质基板另一侧面上的第二金属层。
优选的，所述第一吸收层上设置有多个平面螺旋结构，所述平面螺旋结构包括设置于第一层金属的第一金属图案及与所述第一金属图案通过金属化过孔连接的第二金属图案。
优选的，所述第二金属图案设置于第二吸收层上，所述金属化过孔开设于介质基板上，所述第一金属图案与第二金属图案相对应。
优选的，所述第一金属图案包括第一金属件、与所述第一金属件间隔设置的第二金属件及与所述第二金属件间隔设置的第三金属件。
优选的，所述第一金属件的两端均开设有金属化过孔，所述第二金属件一端上开设有金属化过孔，所述第三金属件的两端均开设有金属化过孔，且第三金属件上加载有集总电阻与金属焊台。
优选的，所述第二金属图案包括两个第四金属件及与所述第四金属件平行设置的第五金属件，所述第四金属件的两端均开设有金属化过孔，所述第五金属件一端开设有金属化过孔。
优选的，所述第一吸收层上设置有八个平面螺旋结构，第一层金属上设置有第一金属图案和第一组金属图案，第二金属层上设置有第二金属图案和第二组金属图案，由金属化过孔连接。
优选的，所述第一组金属图案与第二组金属图案相对应，第一金属图案160与第一组金属图案161、162、163位于同一对角线，第一组金属图案164、165、166、167位于同一对角线，第一组金属图案162、163分别由第一金属图案160、161绕正方形吸收单元中心点旋转180°得到。
优选的，第一组金属图案162与第一组金属图案163镜像对称且间隔设置，第一组金属图案164与第一组金属图案165镜像对称且间隔设，第一组金属图案166、167分别由第一组金属图案164、165绕正方形吸收单元中心点旋转180°得到。
优选的，所述吸收单元组成m×n周期阵列，其中m≥1,n≥1，所述第一吸收层构成的周期结构在带内透过电磁波，带外吸收电磁波，所述第二吸收层构成的周期结构在带内透过电磁波，带外吸收电磁波，第一吸收层与第二吸收层的吸收电磁波频段不同，由吸收单元中第一吸收层和第二吸收层构成的周期结构独立控制，两个吸收频段之间的频段为该天线罩的通带，所述吸收单元吸收层可进行多层叠加，但至少有两层吸收层，吸收层间隔空气层，组成周期结构实现带内透过带外多频点吸收。
本发明与现有技术相比，其有益效果是：
(1)本发明通过多个吸收层，可实现对两个及以上的多个带外吸收频带的独立控制。
(2)本发明具有剖面低的特点，两层吸收层结构厚度仅为两层介质基板厚度和空气层厚度，小于0.06波长，多层吸收层结构也具有此特点。
(3)本发明具有一定小型化效果。
(4)本发明能实现带内高透波，带外多个频段吸波，透波效率高。
(5)本发明由于吸波单元结构对称，由吸波单元周期排列组成的天线罩具体极化不敏感的特性。
(6)本发明采用PCB工艺制作，易于加工。
附图说明
图1为根据本发明的具带内透过带外吸收型天线罩三维结构爆炸示意图；
图2为根据本发明的具带内透过带外吸收型天线罩的侧视图；
图3为根据本发明的具带内透过带外吸收型天线罩吸收单元的三维结构爆炸示意图；
图4为根据本发明的具带内透过带外吸收型天线罩吸收单元的侧视图；
图5为根据本发明的具带内透过带外吸收型天线罩吸收单元的第一吸收层三维结构爆炸示意图；
图6为根据本发明的具带内透过带外吸收型天线罩平面螺旋结构三维结构爆炸示意图；
图7为根据本发明的具带内透过带外吸收型天线罩单层吸波层三维结构爆炸示意图；
图8为根据本发明的具带内透过带外吸收型天线罩单层吸波层的正面俯视图；
图9为根据本发明的具带内透过带外吸收型天线罩单层吸波层的背面俯视图；
图10为根据本发明的具带内透过带外吸收型天线罩多层吸收层的侧视图；
图11为根据本发明的具带内透过带外吸收型天线罩结构框图双层吸收层的吸波效果图；
图12为根据本发明的具带内透过带外吸收型天线罩双层吸收层的透波效果图。
图中：100.第一吸收层；200.空气层；300.第二吸收层；120.第一层金属；130.第二金属层；110.介质基板；121.第一金属件；122.第二金属件；123.第三金属件；124.集总电阻；125.金属焊台；140.金属化过孔；150.平面螺旋结构；131.第四金属件；132.第五金属件；160.第一金属图案；170.第二金属图案；第一组金属图案161、162、163、164、165、166、167；第二组金属图案171、172、173、174、175、176、177。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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。
参照图1，一种具带内透过带外吸收型天线罩，包括：吸收单元，所述吸收单元包括第一吸收层100、与所述第一吸收层100间隔设置的第二吸收层300及用于间隔所述第一吸收层100与第二吸收层300的空气层200，所述第一吸收层100与第二吸收层300的结构相同，但第一吸收层100与第二吸收层300的尺寸大小不同，第一吸收层100与第二吸收层300由空气层200隔开。
所述第一吸收层100包括介质基板110、贴附于所述介质基板110一侧面上的第一层金属120及贴附于所述介质基板110另一侧面上的第二金属层130，第一吸收层100与第二吸收层300厚度与介质基板110厚度相等，且第一吸收层100与第二吸收层300及空气层200的厚度之和小于0.06波长。
进一步的，所述第一吸收层100上设置有多个平面螺旋结构150，所述平面螺旋结构150包括设置于第一层金属120的第一金属图案160及与所述第一金属图案160通过金属化过孔140连接的第二金属图案170，所述第二金属图案170设置于第二金属层130上，所述金属化过孔140开设于介质基板110上，所述第一金属图案160与第二金属图案170相对应。
进一步的，所述第一金属图案160包括第一金属件121、与所述第一金属件121间隔设置的第二金属件122及与所述第二金属件122间隔设置的第三金属件123，所述第一金属件121的两端均开设有金属化过孔140，所述第二金属件122一端上开设有金属化过孔140，所述第三金属件123的两端均开设有金属化过孔140，且第三金属件123上加载有集总电阻124与金属焊台125。
进一步的，所述第二金属图案包括两个第四金属件131及与所述第四金属件131平行设置的第五金属件132，所述第四金属件131的两端均开设有金属化过孔140，所述第五金属件132一端开设有金属化过孔140。
进一步的，所述第一吸收层100上设置有八个平面螺旋结构150，在一个吸收层上有八个平面螺旋结构150，通过镜像和旋转180°等摆放方式实现带内透波，带外吸收的功能，第一层金属120上设置有第一金属160、第一组金属图案161、162、163、164、165、166、167，第二金属层130上设置有第二金属170、第二组金属图案171、172、173、174、175、176、177，所述第一金属160、第一组金属图案161、162、163、164、165、166、167与第二金属170、第二组金属图案171、172、173、174、175、176、177相对应，第一金属160与第一组金属图案161、162、163位于同一对角线，第一组金属图案164、165、166、167位于同一对角线，第一组金属图案162、163分别由第一金属160、161绕正方形吸收单元中心点旋转180°得到，第一组金属图案162与第一组金属图案163镜像对称且间隔设置，第一组金属图案164与第一组金属图案165镜像对称且间隔设，第一组金属图案166、167分别由第一组金属图案164、165绕正方形吸收单元中心点旋转180°得到，平面螺旋结构150排布方式与第一组金属图案及第二组金属图案相同，有利于消除交叉极化波的影响，提高吸收效率。
进一步的，所述吸收单元组成m×n周期阵列，其中m≥1,n≥1，所述第一吸收层100构成的周期结构在带内透过电磁波，带外吸收电磁波，所述第二吸收层300构成的周期结构在带内透过电磁波，带外吸收电磁波，第一吸收层100与第二吸收层300的吸收电磁波频段不同，由吸收单元中第一吸收层100和第二吸收层300构成的周期结构独立控制，两个吸收频段之间的频段为该天线罩的通带，所述吸收单元吸收层可进行多层叠加，但至少有两层吸收层，吸收层间隔空气层，组成周期结构实现带内透过带外多频点吸收。
进一步的，参照图1，天线罩一般为周期结构形式，如图所示，以吸收单元为周期结构单元，该周期结构为3×3。
进一步的，参照图7-9，如图所示，所述单层吸收层为3×3周期结构，可以在单频段吸收电磁波，其他频段透过电磁波，由于天线罩主要功能为透过电磁波，所述一种带内透过带外吸收型天线罩需要至少两层吸收层构成，形成透波通带，吸收层由空气层隔开。
实施例二：
进一步的，参照图10，吸收单元不局限于两层吸收层结构，如图所示，该实施例中天线罩由多层吸收层组成，图中只画出四层吸收层和三层空气层组成3×3周期阵列，其余吸收层和其他周期结构形式不再重复画出，吸收层结构相同，但尺度大小不同，天线罩可由二层或多层吸收层组成，实现带内透波，多频段带外吸收的功能。
实施例三：
进一步的，参照图11-12，天线罩为两层吸收层结构，图11为天线罩的吸收效率，在3.05GHz和4.2GHz实现90％以上双频窄带吸收，图12为天线罩的透射效率，3.12GHz-3.9GHz带内实现90％以上透波，该实施例中天线罩由两层吸收层和一层天线罩组成，实现带内透波，双频段带外吸收的功能。以此为例，通过叠加吸收层，天线罩可实现带内透波，多频段带外吸收的功能。
这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的，对本发明的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (10)

1.一种具带内透过带外吸收型天线罩，其特征在于，包括：
吸收单元，所述吸收单元包括第一吸收层(100)、与所述第一吸收层(100)间隔设置的第二吸收层(300)及用于间隔所述第一吸收层(100)与第二吸收层(300)的空气层(200)，所述第一吸收层(100)与第二吸收层(300)的结构相同，但尺寸大小不同；
所述第一吸收层(100)包括介质基板(110)、贴附于所述介质基板(110)一侧面上的第一层金属(120)及贴附于所述介质基板(110)另一侧面上的第二金属层(130)。
2.如权利要求1所述的一种具带内透过带外吸收型天线罩，其特征在于，所述第一吸收层(100)上设置有多个平面螺旋结构(150)，所述平面螺旋结构(150)包括设置于第一层金属(120)的第一金属图案(160)及与所述第一金属图案(160)通过金属化过孔(140)连接的第二金属图案(170)。
3.如权利要求2所述的一种具带内透过带外吸收型天线罩，其特征在于，所述第二金属图案(170)设置于第二金属层(130)上，所述金属化过孔(140)开设于介质基板(110)上，所述第一金属图案(160)与第二金属图案(170)相对应。
4.如权利要求2所述的一种具带内透过带外吸收型天线罩，其特征在于，所述第一金属图案(160)包括第一金属件(121)、与所述第一金属件(121)间隔设置的第二金属件(122)及与所述第二金属件(122)间隔设置的第三金属件(123)。
5.如权利要求4所述的一种具带内透过带外吸收型天线罩，其特征在于，所述第一金属件(121)的两端均开设有金属化过孔(140)，所述第二金属件(122)一端上开设有金属化过孔(140)，所述第三金属件(123)的两端均开设有金属化过孔(140)，且第三金属件(123)上加载有集总电阻(124)与金属焊台(125)。
6.如权利要求2所述的一种具带内透过带外吸收型天线罩，其特征在于，所述第二金属图案(170)包括两个第四金属件(131)及与所述第四金属件(131)平行设置的第五金属件(132)，所述第四金属件(131)的两端均开设有金属化过孔(140)，所述第五金属件(132)一端开设有金属化过孔(140)。
7.如权利要求1所述的一种具带内透过带外吸收型天线罩，其特征在于，所述第一吸收层(100)上设置有八个平面螺旋结构(150)，第一层金属(120)上设置有第一金属图案(160)与第一组金属图案(161、162、163、164、165、166、167)，第二金属层(130)上设置有第二金属图案(170)与第二组金属图案(171、172、173、174、175、176、177)，由金属化过孔连接。
8.如权利要求7所述的一种具带内透过带外吸收型天线罩，其特征在于，所述第一金属图案(160)与第一组金属图案(161、162、163、164、165、166、167)与第二金属图案(170)与第二组金属图案(171、172、173、174、175、176、177)相对应，第一金属图案(160)与第一组金属图案(161、162、163)位于同一对角线，第一组金属图案(164、165、166、167)位于同一对角线，第一组金属图案(162、163)分别由第一金属图案(160)与第一组金属图案(161)绕正方形吸收单元中心点旋转180°得到。
9.如权利要求7所述的一种具带内透过带外吸收型天线罩，其特征在于，第一组金属图案(162)与第一组金属图案(163)镜像对称且间隔设置，第一组金属图案(164)与第一组金属图案(165)镜像对称且间隔设置，第一组金属图案(166、167)分别由第一组金属图案(164、165)绕正方形吸收单元中心点旋转180°得到。
10.如权利要求1所述的一种具带内透过带外吸收型天线罩，其特征在于，所述吸收单元组成m×n周期阵列，其中m≥1,n≥1，所述第一吸收层(100)构成的周期结构在带内透过电磁波，带外吸收电磁波，所述第二吸收层(300)构成的周期结构在带内透过电磁波，带外吸收电磁波，第一吸收层(100)与第二吸收层(300)的吸收电磁波频段不同，由吸收单元中第一吸收层(100)和第二吸收层(300)构成的周期结构独立控制，两个吸收频段之间的频段为该天线罩的通带，所述吸收单元吸收层可进行多层叠加，但至少有两层吸收层，吸收层间隔空气层，组成周期结构实现带内透过带外多频点吸收。
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