可调控的低剖面双极化A-T-A吸透超构表面和天线罩

本发明属于可调控超材料和天线罩，具体涉及一种可调控的低剖面双极化a-t-a吸透超构表面和天线罩。

背景技术：

1、具有吸波和透波功能的超材料结构表面（简称“超构表面”）在雷达和通信系统中有较大的应用前景，可应用在雷达系统天线罩上，提升雷达天线的辐射和隐身性能；也可应用在通信领域，形成可调控超构表面，实现信息调控。

2、超构表面的透波频带被称为transmission band，简称t频带；其吸波频带被称为absorptive band，简称a频带。在频谱上根据t频带和a频带的相对位置，可将超构表面主要分为两类。第一类是在频带上实现一个透波频带和一个吸波频带，即a-t型或t-a型。第二类是透波频带位于吸波频带中间，形成a-t-a型。

3、目前，超构表面的吸波理论是基于salisbury屏吸波的原理，至少需要一个吸波屏和一个透波屏，且两种屏之间的间距为工作频带里中心频率波长的四分之一的长度。当超构表面实现可调控功能时，需要对每个单元进行直流馈电。这些可调控超构表面无法规避的直流馈线在射频微波频带内将等效为电阻元件或电抗元件，对超构表面的电磁性能有较大影响。同时，从公开发表的文献中鲜见某种超构表面单独替换吸波屏或透波屏的实例，如一个吸波屏和两种不同的透波屏组合成两个不同的超构表面的情况。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是提供一种可调控的低剖面双极化a-t-a吸透超构表面和天线罩，提高对金属的rcs缩减效果，能使天线在ku波段内保持良好的辐射特性，能自由收发通信；同时，在通带两侧的x波段和ku波段内有很好的吸波性能，使天线的rcs降低，实现天线的隐身目的。

2、本发明实施例提供一种可调控的低剖面双极化a-t-a吸透超构表面，包括层叠设置的吸波屏和透波屏；

3、所述吸波屏包括多个周期性阵列分布的吸波屏单元，所述吸波屏单元包括介质基板ⅰ、附着在介质基板ⅰ上表面的金属箔微单元以及加载在金属箔微单元上的耗能件；

4、所述金属箔微单元由金属丝弯折闭合形成，包括至少2个以介质基板ⅰ中心点为中心对称分布的金属杆，所述金属杆由2根平行的金属丝构成，所述金属杆包括主杆和至少2个与主杆垂直的分杆；

5、所述耗能件设置在分杆的中心，所述耗能件包括两个相对设置的金属贴片以及位于金属贴片之间的电阻。

6、优选的，所述金属杆有4个，所述分杆为4个。

7、优选的，以介质基板ⅰ中心点向外延伸，所述分杆的长度先增大，再减小，最长的分杆位于最外侧。

8、优选的，所述吸波屏单元中的介质基板ⅰ为正方形，边长为8-12mm，介质基板ⅰ的厚度为0.1-1mm，介质基板ⅰ的介电常数为2.2-3.66，金属箔微单元的厚度为0.017-0.035mm，所述金属丝的宽度为0.1-0.3mm，2根平行的金属丝之间的距离为0.2-0.5mm。

9、优选的，所述透波屏包括多个周期性阵列分布的透波屏单元ⅰ，所述透波屏单元ⅰ包括介质基板ⅱ以及附着在介质基板ⅱ上表面的金属箔，所述金属箔上设置有矩形缝隙，所述透波屏单元ⅰ上的介质基板ⅱ和吸波屏单元上的介质基板ⅰ贴合。

10、优选的，所述透波屏单元ⅰ上的介质基板ⅱ和吸波屏单元上的介质基板ⅰ的距离为1-4mm。

11、优选的，所述透波屏包括多个周期性阵列分布的透波屏单元ⅱ，所述透波屏单元ⅱ包括依次层叠设置的下金属箔微单元、介质基板ⅲ、中金属箔微单元、介质基板ⅳ和上金属箔微单元；

12、所述下金属箔微单元和上金属箔微单元的结构相同，包括互不接触的中心金属箔和外围金属箔，所述外围金属箔上刻蚀出两个以中心金属箔为对称中心的梯形区域，所述梯形区域和中心金属箔直接接触，未刻蚀梯形区域的外围金属箔和中心金属箔之间连接有变容二极管；

13、所述下金属箔微单元和上金属箔微单元的梯形区域互不重叠；

14、所述中金属箔微单元包括两个相交的金属线，所述金属线的相交点连接所述下金属箔微单元和上金属箔微单元。

15、优选的，所述中心金属箔上刻蚀有两个对称设置且位于变容二极管侧的缝隙。

16、优选的，相对于所述梯形区域的长边，所述梯形区域的短边更靠近中心金属箔，还包括用于黏合介质基板ⅲ和介质基板ⅳ的黏合片。

17、本发明实施例提供一种天线罩，包括所述的可调控的低剖面双极化a-t-a吸透超构表面。

18、本发明名称中的可调控指的是同一个吸波屏可以分别和两个不同的透波屏组合，形成不可调控或可调控的双极化吸透超构表面。“a-t-a”中第一个a指低频吸波频带，t指透波频带，第二个a指高频吸波频带，本申请的吸透超构表面可以同时呈现上述特性。

19、本发明的有益效果是，现有的可调控超构表面难以规避直流馈线问题，且超构表面都具有固定吸波屏和透波屏，本发明设计两种超构表面，这两种超构表面的吸波屏是一样，不同之处在于其中一个透波屏具有无法调控的简单结构单元，另一种透波屏具有可调控的功能。

20、本发明中不可调控或可调控的双极化吸透超构表面能使天线在ku波段内保持良好的辐射特性，能自由收发通信；同时，在通带两侧的x波段和ku波段内有很好的吸波性能，使天线的rcs降低，实现天线的隐身目的。

技术特征：

1.一种可调控的低剖面双极化a-t-a吸透超构表面，其特征是，包括层叠设置的吸波屏和透波屏；

2.如权利要求1所述的可调控的低剖面双极化a-t-a吸透超构表面，其特征是，所述金属杆有4个，所述分杆（123）为4个。

3.如权利要求2所述的可调控的低剖面双极化a-t-a吸透超构表面，其特征是，以介质基板ⅰ（11）中心点向外延伸，所述分杆（123）的长度先增大，再减小，最长的分杆（123）位于最外侧。

4.如权利要求3所述的可调控的低剖面双极化a-t-a吸透超构表面，其特征是，所述吸波屏单元中的介质基板ⅰ（11）为正方形，边长为8-12mm，介质基板ⅰ（11）的厚度为0.1-1mm，介质基板ⅰ（11）的介电常数为2.2-3.66，金属箔微单元（12）的厚度为0.017-0.035mm，所述金属丝（121）的宽度为0.1-0.3mm，2根平行的金属丝（121）之间的距离为0.2-0.5mm。

5.如权利要求1-4任一项所述的可调控的低剖面双极化a-t-a吸透超构表面，其特征是，所述透波屏包括多个周期性阵列分布的透波屏单元ⅰ（2），所述透波屏单元ⅰ（2）包括介质基板ⅱ（22）以及附着在介质基板ⅱ（22）上表面的金属箔（21），所述金属箔（21）上设置有矩形缝隙（211），所述透波屏单元ⅰ（2）上的介质基板ⅱ（22）和吸波屏单元（1）上的介质基板ⅰ（11）贴合。

6.如权利要求5所述的可调控的低剖面双极化a-t-a吸透超构表面，其特征是，所述透波屏单元ⅰ（2）上的介质基板ⅱ（22）和吸波屏单元（1）上的介质基板ⅰ（11）的距离为1-4mm。

7.如权利要求1-4任一项所述的可调控的低剖面双极化a-t-a吸透超构表面，其特征是，所述透波屏包括多个周期性阵列分布的透波屏单元ⅱ（3），所述透波屏单元ⅱ（3）包括依次层叠设置的下金属箔微单元（31）、介质基板ⅲ（32）、中金属箔微单元（34）、介质基板ⅳ（35）和上金属箔微单元（36）；

8.如权利要求7所述的可调控的低剖面双极化a-t-a吸透超构表面，其特征是，所述中心金属箔（311）上刻蚀有两个对称设置且位于变容二极管（314）侧的缝隙（3111）。

9.如权利要求7所述的可调控的低剖面双极化a-t-a吸透超构表面，其特征是，相对于所述梯形区域（313）的长边，所述梯形区域（313）的短边更靠近中心金属箔（311），还包括用于黏合介质基板ⅲ（32）和介质基板ⅳ（35）的黏合片（33）。

10.一种天线罩，其特征是，包括如权利要求1-9任一项所述的可调控的低剖面双极化a-t-a吸透超构表面。

技术总结本发明属于可调控超材料和天线罩技术领域，具体涉及一种可调控的低剖面双极化A‑T‑A吸透超构表面和天线罩，包括层叠设置的吸波屏和透波屏；所述吸波屏包括多个周期性阵列分布的吸波屏单元，所述吸波屏单元包括介质基板Ⅰ、附着在介质基板Ⅰ上表面的金属箔微单元以及加载在金属箔微单元上的耗能件；本发明提高对金属的RCS缩减效果，能使天线在Ku波段内保持良好的辐射特性，能自由收发通信；同时，在通带两侧的X波段和Ku波段内有很好的吸波性能，使天线的RCS降低，实现天线的隐身目的。技术研发人员：吴微微,林朋,袁乃昌,张晓发,王超,黄敬健,施庆展,崔开博,陈曦,王青平受保护的技术使用者：中国人民解放军国防科技大学技术研发日：技术公布日：2024/12/2