一种透波窗口可调的宽带吸波超表面

本发明属于天线，具体涉及一种透波窗口可调的宽带吸波超表面。

背景技术：

1、频率选择表面是实现飞机天线罩的隐身的重要手段。然而传统的频率选择表面仅仅能够实现带内透射和带外反射。通过加载吸波层，可以在保证带内透射的前提下实现带外吸波。然而，这些方案仍然是静态的，不能很好地适应未来复杂变化的电磁环境。因此，通过加载可调谐器件，实现了可重构的频率选择表面。

2、目前实现可重构频率选择表面的方法主要是通过在结构中加载二极管，通过电压调控实现透射频率的切换。例如lijie wu,shuomin zhong等人2019年在ieeetransactions onantennas and propagation的第67卷发表的名为《broadbandfrequency-selective rasorberwithvaractor-tunable interabsorptionbandtransmissionwindow》的论文中，提出了一种基于变容二极管的透射频段可调频率选择表面，同时能够实现带外吸波。然而，所设计的结构需要过孔，同时频率选择特性差；马云贵等人申请的专利《透射窗口覆盖c波段的吸透一体可调超表面及其设计方法》，提出了一种方环缝隙结构可以调控透射频段，但其缺点为，单层频率选择表面透射频段窄，且带外吸收特性差。在现有设计中，还没有能够实现宽带透射频段可调同时实现带外良好吸收的技术，通过多层级连提升结构性能。

3、因此亟需设计一种透波窗口可调的宽带吸波超表面，以解决上述问题。

技术实现思路

1、针对上述现有技术存在的，在能够实现带外吸波的基础上，透射频段可调的频率选择表面，其结构需要过孔同时频率选择特性差，以及方环缝隙结构虽可调控透射频段，但其单层频率选择表面透射频段窄，且带外吸收特性差的问题。本发明的目的在于提供一种透波窗口可调的宽带吸波超表面，由阻抗吸收表面、介质传输层以及可调透射率表面构成，可动态切换透射频段，同时实现带外吸收，且结构简单，对应的透波和吸波调节操作方便。

2、为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

3、一种透波窗口可调的宽带吸波超表面，所述超表面的制备步骤包括：

4、s1.制备超表面的阻抗吸收表面，所述阻抗吸收表面包括周期性等间距排布的阻抗吸收单元，所述阻抗吸收单元由若干金属结构和与金属结构电连接的损耗介质；

5、s2.制备超表面的介质传输层，且将阻抗吸收单元印制在介质传输层的一面；

6、s3.制备超表面的可调透射率表面，所述可调透射率表面包括周期性等间距排布的可调透射率单元，且将可调透射率单元粘合在介质传输层的另一面，所述可调透射率单元包括互相贴合设置的左透射层、中透射层以及右透射层构成。

7、优选地，在步骤s3中，左透射层包括金属贴片一、介质层一以及变容二极管，金属贴片一周期性等间距排布在介质层一的一侧；变容二极管设置在水平方向上的每两个金属贴片一之间，将水平方向上相邻的金属贴片一连通。

8、优选地，在步骤s3中，中透射层包括金属网栅和介质层二，金属网栅印制在介质层二一侧，介质层二的另一侧与右透射层粘合。

9、优选地，在步骤s3中，右透射层包括金属贴片二、可调器件以及可调器件，金属贴片二与金属贴片一结构相同，且周期性等间距排布在介质层二的另一侧，且相对金属贴片一呈90°设置，可调器件，设置在垂直方向上的每两个金属贴片二之间，将垂直方向上的相邻金属贴片二连通。

10、优选地，介质传输层、介质层一以及介质层二的材料为各向同性介质材料。

11、优选地，所述超表面在4.8ghz-12.2ghz波段实现透波，在可透波波段的基础上，实现带外吸收率大于90％。

12、第二方面，本发明提供一项所述透波窗口可调的宽带吸波超表面在隐身天线罩中的应用。

13、本发明的有益效果是：本发明公开了一种透波窗口可调的宽带吸波超表面，与现有技术相比，本发明的改进之处在于：

14、(1)本发明的透波窗口可调的宽带吸波超表面实现了透波频段的大范围移动，同时保证带外的吸收，且结构简单，调节透波和吸波效果操作简单。且本发明的超表面可批量生产，可控性好、具有宽频响应，可用于隐身天线罩。

15、(2)本发明通过阻抗吸收表面的设计，解决了在透波频段的高效透射，在透波频段外高效吸收的效果，且结构简单，调节透波、吸波效果操作简单。

16、(3)本发明通过可调透射率表面的设计，解决了透波频段的移动问题，且结构简单，调节移动效果操作简单，仅通过电压调控即可实现吸收带内的透波频段移动，可以大大节约成本，减少调整时间，同时能适应各种复杂的电磁环境下的天线罩应用。

技术特征：

1.一种透波窗口可调的宽带吸波超表面，其特征在于：所述超表面的制备步骤包括：

2.根据权利要求1所述的一种透波窗口可调的宽带吸波超表面，其特征在于：在步骤s3中，左透射层(301)包括金属贴片一(301-1)、介质层一(301-2)以及变容二极管(301-3)，金属贴片一(301-1)周期性等间距排布在介质层一(301-2)的一侧，变容二极管(301-3)设置在水平方向上的每两个金属贴片一(301-1)之间，将水平方向上相邻的金属贴片一(301-1)连通。

3.根据权利要求2所述的一种透波窗口可调的宽带吸波超表面，其特征在于：在步骤s3中，中透射层(302)包括金属网栅(302-1)和介质层二(302-2)，金属网栅(302-1)印制在介质层二(302-2)一侧，介质层二(302-2)的另一侧与右透射层(303)粘合。

4.根据权利要求2所述的一种透波窗口可调的宽带吸波超表面，其特征在于：在步骤s3中，右透射层(303)包括金属贴片二(303-1)、可调器件(303-2)以及可调器件(303-2)，金属贴片二(303-1)与金属贴片一(301-1)结构相同，且周期性等间距排布在介质层二(302-2)的另一侧，且相对金属贴片一(301-1)呈90°设置，可调器件(303-2)，设置在垂直方向上的每两个金属贴片二(303-1)之间，将垂直方向上的相邻金属贴片二(303-1)连通。

5.根据权利要求4所述的一种透波窗口可调的宽带吸波超表面，其特征在于：介质传输层(2)、介质层一(301-2)以及介质层二(302-2)的材料为各向同性介质材料。

6.根据权利要求1所述的一种透波窗口可调的宽带吸波超表面，其特征在于：所述超表面在4.8ghz-12.2ghz波段实现透波，在可透波波段的基础上，实现带外吸收率大于90％。

7.根据权利要求1-6所述的一种透波窗口可调的宽带吸波超表面在隐身天线罩中的应用。

技术总结本发明公开了一种透波窗口可调的宽带吸波超表面，涉及天线技术领域，具体在于解决背景技术中存在的在能够实现带外吸波的基础上，透射频段可调的频率选择表面，其结构需要过孔同时频率选择特性差，以及方环缝隙结构虽可调控透射频段，但其单层频率选择表面透射频段窄，且带外吸收特性差的问题。通过提供一种透波窗口可调的宽带吸波超表面，由阻抗吸收表面、介质传输层以及可调透射率表面构成，可动态切换透射频段，同时实现带外吸收，且结构简单，对应的透波和吸波调节操作方便。且本发明超表面可批量生产，可控性好、具有宽频响应，可用于隐身天线罩。技术研发人员：李勇峰,蒋李鑫,秦喆,杨皓,郑麟,蒋进明受保护的技术使用者：中国人民解放军空军工程大学技术研发日：技术公布日：2024/12/12