CN216389735U - 一种立体式高频透波低频吸波的频率选择结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种立体式高频透波低频吸波的频率选择结构，属于电磁场与微波技术领域，解决了现有技术中透波隐身一体化材料吸波频段较窄、隐身性能较差的问题。该频率选择结构包括频率选择组件，频率选择组件包括层叠的低频吸波层和高频透波层；低频吸波层为立体结构，具有垂直于高频透波层的中心线，低频吸波层包括多个平行于中心线设置的第一介质层，多个第一介质层的一侧于中心线处连接，多个介质层在高频透波层上的投影的形状为中心发散状。该频率选择结构可用于隐身飞机或导弹的天线罩。

Description

一种立体式高频透波低频吸波的频率选择结构

技术领域

本实用新型属于电磁场与微波技术领域，尤其涉及一种立体式高频透波低频吸波的频率选择结构。

背景技术

隐身飞机或导弹的天线罩通常要求需要具有工作频带透波和隐身性能，透波隐身一体化材料基本分为高频透波低频隐身材料、低频透波高频隐身材料、中间频段透波高低频段隐身材料。

但是，现有的透波隐身一体化材料吸波频段较窄，隐身性能较差。

实用新型内容

鉴于上述的分析，本实用新型旨在提供一种立体式高频透波低频吸波的频率选择结构，解决了现有技术中透波隐身一体化材料吸波频段较窄、隐身性能较差的问题。

本实用新型的目的主要是通过以下技术方案实现的：

本实用新型提供了一种立体式高频透波低频吸波的频率选择结构包括频率选择组件，该频率选择组件包括层叠的低频吸波层和高频透波层；低频吸波层为立体结构，具有垂直于高频透波层的中心线，低频吸波层包括多个平行于中心线设置的第一介质层，多个第一介质层的一侧于中心线处连接，多个介质层在高频透波层上的投影的形状为中心发散状。

进一步地，频率选择组件为周期排布，数量为多个，多个频率选择组件呈矩阵分布。

进一步地，第一介质层的数量为4个，4个第一介质层的一侧于中心线处连接且对称均匀布置，使得4个第一介质层在高频透波层上的投影的形状为十字状。

进一步地，低频吸波层的中心线与高频透波层的垂直中心线重合。

进一步地，上述低频吸波层还包括设于第一介质层上的谐振方框环、贴片电阻和导电贴片，谐振方框环通过导电贴片与贴片电阻连接。

进一步地，相邻两个第一介质层相对的表面构成安装面，安装面在展开状态下为矩形，每个安装面中，谐振方框环和贴片电阻的数量为4个，导电贴片的数量为8个，谐振方框环设于矩形边的中点处，贴片电阻设于矩形四角，谐振方框环通过导电贴片与相邻的贴片电阻连接，使得谐振方框环、贴片电阻和导电贴片构成环形，环形沿安装面的边缘设置。

进一步地，导电贴片的长度为12～20mm，宽度为0.2～1.2mm。

进一步地，贴片电阻的阻值为200～350Ω。

进一步地，谐振方框环的长边的长度为2～6mm，短边的长度为1～4mm，谐振方框环的长边和短边的宽度为0.2～0.4mm，谐振方框环具有开口，开口宽度为0.2～0.4mm。

进一步地，高频透波层为平面结构，包括第二介质层以及设于第二介质层上的透波谐振槽。

进一步地，透波谐振金属槽的外径为12～20mm，宽度为2～5mm。

进一步地，高频透波层的数量为至少一层。

进一步地，高频透波层的数量为2层，2层高频透波层层叠设置。

进一步地，相邻两个高频透波层的间隙为3～6mm。

进一步地，频率选择组件的横截面尺寸(即频率选择结构的周期)为15～25mm。

进一步地，低频吸波层和高频透波层的横截面形状为正方形或者菱形。

进一步地，低频吸波层和高频透波层的横截面的边长为15～25mm。

进一步地，上述第一介质层和/或第二介质层的厚度为0.1～1.5mm。

进一步地，上述频率选择组件还包括设于低频吸波层远离高频透波层一侧的盖板。

进一步地，上述盖板的厚度为0.1～1.5mm。

进一步地，上述盖板为透明盖板。

进一步地，盖板为PC盖板、PMMA盖板、PVC盖板、PS盖板、玻璃盖板中的一种或多种层叠布置。

进一步地，第一介质层为第一透明介质层。

进一步地，第一介质层为第一PC介质层、第一PMMA介质层、第一PVC介质层、第一PS介质层、第一玻璃介质层中的一种或多种层叠布置。

进一步地，第二介质层为第二透明介质层。

进一步地，第二介质层为第二PC介质层、第二PMMA介质层、第二PVC介质层、第二PS介质层、第二玻璃介质层中的一种或多种层叠布置。

进一步地，谐振方框环为透明谐振方框环。

进一步地，谐振方框环为ITO谐振方框环。

进一步地，透波谐振槽为透明透波谐振槽。

进一步地，透波谐振槽为ITO透波谐振槽。

进一步地，导电贴片为透明导电贴片。

进一步地，导电贴片为ITO导电贴片。

与现有技术相比，本实用新型至少可实现如下有益效果之一：

本实用新型提供的立体式高频透波低频吸波的频率选择结构中，低频吸波层用于吸波频段的电磁波能量转换，进而吸收电磁波，高频透波层用于透波频段的电磁波透波，并反射在吸波频段的电磁波，从而能够实现宽频吸波和隐身。相比于传统的平面结构的低频吸波层，由于低频吸波层为立体结构，立体结构的低频吸波层中空气占比较大，从而能够有效拓宽吸波频段，通过测试可知，上述频率选择结构在2-6.7GHz内S11和S21均小于-10dB，宽于现有技术的吸波频段(通常为2.2～5.3GHz)；此外，通过测试可知，上述频率选择结构对TE和TM极化响应完全一致，即对极化不敏感。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本实用新型的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为本实用新型提供的立体式高频透波低频吸波的频率选择结构中频率选择组件的结构示意图，其中，高频透波层的数量为2层；

图2为本实用新型提供的立体式高频透波低频吸波的频率选择结构的另一种结构示意图，其中，高频透波层的数量为1层；

图3为本实用新型提供的立体式高频透波低频吸波频率选择结构中低频吸波层的结构示意图；

图4为本实用新型提供的立体式高频透波低频吸波频率选择结构的结构示意图；

图5为本实用新型实施例1的立体式高频透波低频吸波频率选择结构的吸波透波曲线；

图6为本实用新型实施例2的立体式高频透波低频吸波频率选择结构的吸波透波曲线。

附图标记：

1-盖板；2-低频吸波层；21-第一介质层；22-谐振方框环；23-导电贴片；24-贴片电阻；3-高频透波层；31-第二介质层；32-透波谐振槽。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本实用新型的优选实施例，其中，附图构成本实用新型的一部分，并与本实用新型的实施例一起用于阐释本实用新型的原理。

实施例一

本实施例提供了一种立体式高频透波低频吸波的频率选择结构，参见图1至图4，包括频率选择组件，该频率选择组件包括层叠的低频吸波层2和高频透波层3；低频吸波层2为立体结构，具有垂直于高频透波层3的中心线，低频吸波层2包括多个平行于中心线设置的第一介质层21，多个第一介质层21的一侧于中心线处连接，使得多个介质层在高频透波层3上的投影的形状为中心发散状。

示例性地，频率选择组件为周期排布，数量为多个，多个频率选择组件呈矩阵分布。其中，第一介质层21的数量为4个，4个第一介质层21的一侧于中心线处连接且对称均匀布置，使得4个第一介质层21在高频透波层3上的投影的形状为十字状。

与现有技术相比，本实施例提供的立体式高频透波低频吸波的频率选择结构中，低频吸波层2用于吸波频段的电磁波能量转换，进而吸收电磁波，高频透波层3用于透波频段的电磁波透波，并反射在吸波频段的电磁波，从而能够实现宽频吸波和隐身。相比于传统的平面结构的低频吸波层2，由于低频吸波层2为立体结构，立体结构的低频吸波层2中空气占比较大，从而能够有效拓宽吸波频段，通过测试可知，上述频率选择结构在2-6.7GHz内S11和S21均小于-10dB，宽于现有技术的吸波频段(通常为2.2～5.3GHz)；此外，通过测试可知，上述频率选择结构对TE和TM极化响应完全一致，即对极化不敏感。

从结构对称性以及高频透波、低频吸波的角度考虑，低频吸波层2的中心线与高频透波层3的垂直中心线重合。

可以理解的是，为了实现低频吸波层2的低频吸波功能，示例性地，上述低频吸波层2还包括设于第一介质层21上的谐振方框环22、贴片电阻24和导电贴片23，谐振方框环22通过导电贴片23与贴片电阻24连接。其中，贴片电阻24和导电贴片23相连，用于吸波频率的电磁波能量转换，进而吸收电磁波，谐振方框环22用于透波频率的电磁波谐振透波。

为了提高上述低频吸波层2的空间布局合理性，相邻两个第一介质层21相对的表面构成安装面，安装面在展开状态下为矩形，每个安装面中，谐振方框环22和贴片电阻24的数量为4个，导电贴片23的数量为8个，谐振方框环22设于矩形边的中点处，贴片电阻24设于矩形四角，谐振方框环22通过导电贴片23与相邻的贴片电阻24连接，使得谐振方框环22、贴片电阻24和导电贴片23构成环形，环形沿安装面的边缘设置。

示例性地，导电贴片23的长度为12～20mm，宽度为0.2～1.2mm；贴片电阻24的阻值为200～350Ω；谐振方框环22的长边的长度为2～6mm，短边的长度为1～4mm，谐振方框环22的长边和短边的宽度为0.2～0.4mm，谐振方框环22具有开口，开口宽度为0.2～0.4mm。

对于高频透波层3的结构，具体来说，其为平面结构，包括第二介质层31以及设于第二介质层31上的透波谐振槽32，其中，透波谐振金属槽的外径为12～20mm，宽度为2～5mm，透波谐振槽32用于透波频率的电磁波透波，并反射在吸波频率的电磁波。

为了保证高频透波层3的整体性能并调节低频吸波层2的吸波性能，高频透波层3的数量为至少一层。例如，高频透波层3的数量为2层，2层高频透波层3层叠设置。

为了进一步调节低频吸波性能，相邻两个高频透波层3的间隙为3～6mm。

为了保证低频吸波层2中的空气占比，频率选择组件的横截面尺寸(即频率选择结构的周期)为15～25mm。需要说明的是，低频吸波层2和高频透波层3的横截面形状可以为正方形或者菱形，相应地，低频吸波层2和高频透波层3的横截面的边长为15～25mm。

为了保证低频吸波层2和高频透波层3具有足够的力学强度，上述第一介质层21和/或第二介质层31的厚度为0.1～1.5mm。

为了有效保护低频吸波层2，上述频率选择组件还包括设于低频吸波层2远离高频透波层3一侧的盖板1。通过盖板1的设置，能够有效保护频率选择结构的整体，避免其在运输和使用过程中造成损坏，从而能够延长上述频率选择结构的使用寿命。

为了保证盖板1具有足够的力学强度，上述盖板1的厚度为0.1～1.5mm。

考虑到应用于隐身飞机驾驶室坐舱，还要求上述频率选择结构具有良好的透光率，因此，上述盖板1可以为透明盖板1，也就是说，盖板1为具有高透光率的介质，例如，盖板1为PC盖板、PMMA盖板、PVC盖板、PS盖板、玻璃盖板中的一种或多种层叠布置。

同样地，第一介质层21为第一透明介质层，例如，第一介质层21为第一PC介质层、第一PMMA介质层、第一PVC介质层、第一PS介质层、第一玻璃介质层中的一种或多种层叠布置。

第二介质层31为第二透明介质层，例如，第二介质层31为第二PC介质层、第二PMMA介质层、第二PVC介质层、第二PS介质层、第二玻璃介质层中的一种或多种层叠布置。

谐振方框环22为透明谐振方框环，例如，谐振方框环22为ITO谐振方框环。

透波谐振槽32为透明透波谐振槽，例如，透波谐振槽32为ITO透波谐振槽。

导电贴片23为透明导电贴片，例如，导电贴片23为ITO导电贴片。

需要说明的是，实际应用中，通过更改尺寸、材料、高频透波层3的ITO透波谐振槽32形状等可相应的设计其透波隐身性能。

实施例1

本实施例提供了一种立体式高频透波低频吸波的频率选择结构，频率选择组件的数量为多个，多个频率选择组件呈矩阵分布，第一介质层的数量为4个，4个第一介质层的一侧于中心线处连接且对称均匀布置，使得4个第一介质层在高频透波层上的投影的形状为十字状，周期为18mm。

低频吸波层中，ITO导电贴片的长度为15.8mm，宽度为0.4mm；ITO谐振方框环的长边的长度为3mm，短边的长度为2mm，ITO谐振方框环的长边和短边的宽度为0.2mm，开口宽度为0.2mm，贴片电阻的阻值为250Ω。

高频透波层中，ITO透波谐振槽的外径为13.5mm，宽度为3.5mm，高频透波层的数量为2层，相邻两个高频透波层的间隙为5mm。

第一介质层和第二介质层均为玻璃，厚度为0.5mm。

如图5所示，以TE和TM波进行电磁仿真，两极化的S参数完全一致，其在2-6.7GHz内S11和S21均小于-10dB，在16.2-17GHz内S21透过率大于-2dB(整体透过率大于80％)，整体透光率大于75％，表现出很好的透光隐身透波性能。

实施例2

本实施例提供了一种立体式高频透波低频吸波的频率选择结构，频率选择组件的数量为多个，多个频率选择组件呈矩阵分布，第一介质层的数量为4个，4个第一介质层的一侧于中心线处连接且对称均匀布置，使得4个第一介质层在高频透波层上的投影的形状为十字状，周期为17.5mm。

低频吸波层中，ITO导电贴片的长度为15.8mm，宽度为0.5mm；ITO谐振方框环的长边的长度为4mm，短边的长度为2mm，ITO谐振方框环的长边和短边的宽度为0.2mm，开口宽度为0.3mm，贴片电阻的阻值为250Ω。

高频透波层中，ITO透波谐振槽的外径为14mm，宽度为3.5mm，高频透波层的数量为1层。

第一介质层和第二介质层均为玻璃，厚度为0.6mm。

如图6所示，以TE和TM波进行电磁仿真，两极化的S参数基本一致，其在2.0-6.0GHz内S11和S21均小于-10dB，在14.5-16.7GHz内S21透过率大于-2dB(整体透过率大于80％)，整体透光率大于75％，表现出很好的透光隐身透波性能。

以上所述，为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种立体式高频透波低频吸波的频率选择结构，其特征在于，包括频率选择组件，所述频率选择组件包括层叠的低频吸波层和高频透波层；

所述低频吸波层为立体结构，具有垂直于高频透波层的中心线，所述低频吸波层包括多个平行于中心线设置的第一介质层，多个第一介质层的一侧于中心线处连接，多个介质层在高频透波层上的投影的形状为中心发散状。

2.根据权利要求1所述的立体式高频透波低频吸波的频率选择结构，其特征在于，所述频率选择组件为周期排布。

3.根据权利要求1所述的立体式高频透波低频吸波的频率选择结构，其特征在于，所述第一介质层的数量为4个，4个第一介质层的一侧于中心线处连接且对称均匀布置，4个第一介质层在高频透波层上的投影的形状为十字状。

4.根据权利要求1所述的立体式高频透波低频吸波的频率选择结构，其特征在于，所述低频吸波层的中心线与高频透波层的垂直中心线重合。

5.根据权利要求1所述的立体式高频透波低频吸波的频率选择结构，其特征在于，所述低频吸波层还包括设于第一介质层上的谐振方框环、贴片电阻和导电贴片，所述谐振方框环通过导电贴片与贴片电阻连接。

6.根据权利要求5所述的立体式高频透波低频吸波的频率选择结构，其特征在于，相邻两个第一介质层相对的表面构成安装面，所述安装面在展开状态下为矩形，每个安装面中，所述谐振方框环和贴片电阻的数量为4个，所述导电贴片的数量为8个，所述谐振方框环设于矩形边的中点处，所述贴片电阻设于矩形四角。

7.根据权利要求6所述的立体式高频透波低频吸波的频率选择结构，其特征在于，所述谐振方框环、贴片电阻和导电贴片构成环形，所述环形沿安装面的边缘设置。

8.根据权利要求5至7任一项所述的立体式高频透波低频吸波的频率选择结构，其特征在于，所述导电贴片的长度为12～20mm，宽度为0.2～1.2mm。

9.根据权利要求5至7任一项所述的立体式高频透波低频吸波的频率选择结构，其特征在于，所述谐振方框环的长边的长度为2～6mm，短边的长度为1～4mm；

所述谐振方框环的长边和短边的宽度为0.2～0.4mm；

所述谐振方框环具有开口，所述开口宽度为0.2～0.4mm。

10.根据权利要求1所述的立体式高频透波低频吸波的频率选择结构，其特征在于，所述高频透波层为平面结构，包括第二介质层以及设于第二介质层上的透波谐振槽。

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