[发明专利]基于频率选择表面单元的反射板

说明书

技术领域

本发明属于电磁材料技术领域，涉及频率选择表面单元的反射板，以及天线雷达截面减缩技术，可用于移动通信、无线局域网、室内屏蔽和安全防护等。

背景技术

雷达截面是一个复杂的物理量，它是表征目标可识别特性的一个最基本的参数，是目标在入射波照射下在给定方向或者来波方向上返回散射功率的一种量度。减缩雷达截面就是要控制和降低目标的雷达散射特性，降低敌方电子探测系统的效力，从而提高己方作战工具的突防能力和生存能力。在当前复杂的电磁环境下，如何降低目标的雷达截面，减缩结果能够达到什么程度，对现代化电子战争的胜败起着举足轻重的作用。

在天线的应用中，有时需要天线进行全向辐射，而在其它情况下又需要天线进行定向辐射，为了使天线在这种两种情况下都能得到应用，设计人员通常采用不同形状反射板的方法来实现天线的定向辐射。金属平面反射板对电磁波的反射特性使得天线的辐射方向得到了控制，增益得到了提高，但是对于外来电磁波而言，金属平板也是重要的散射源，极大地提高了天线雷达截面的量级。

频率选择表面是一种二维的周期阵列结构，具有空间滤波作用，可用来实现天线雷达截面减缩，缓解上述矛盾。现有的如图1所示的十字形频率选择表面结构单元，这种结构单元的尺寸相对较大，频率稳定性差，无法满足某些小天线安装的要求，使得频率选择表面在天线雷达截面减缩方面的应用受到很大程度上的限制，同时无法实现多角度雷达截面减缩。

发明内容

本发明的目的在于针对上述已有技术的不足，提出一种基于频率选择表面单元的反射板，以解决现有的频率选择表面单元尺寸相对较大，无法应用在较小尺寸的天线，无法实现多角度天线雷达截面减缩的问题。

本发明是这样实现的：

1、技术原理

本发明根据植物叶片的互生叶序结构对频率选择表面的结构单元做仿生处理，不但避免了相同臂上枝节之间的耦合，而且在有限空间内最大限度的增加了有效臂长。根据上述的思想，得到了仿生频率选择表面，其提高了空间利用率，减小了单元面积，将其应用于反射板后，可应用在尺寸较小的天线上，并实现多角度减缩天线雷达散射截面。

2、基于频率选择表面单元的反射板的结构

根据上述原理，本发明的包括：Z个频率选择表面单元和基板，Z≥4，Z个频率选择表面单元呈矩形阵列均匀分布在基板表面，其特征在于：

频率选择表面单元，由四个贴片组成，每个贴片包括长方形主干和n个圆弧枝节，n个圆弧枝节交替排列在长方形主干的两侧，0<n≤5；

所述的四个贴片以单个贴片左下角为中心，分别旋转90°、180°、270°，形成四个贴片的交错分布结构。

作为优选，所述的n个圆弧枝节，其宽度w均相同，且w≤w_t，其中w_t为长方形主干的宽度。

作为优选，所述的n个圆弧枝节，其内半径由内至外分别为w₁,w₂,…,w_i,…,w_n，0<w_i≤w_l，且满足w₁≤w₂≤…≤w_i≤…≤w_n，其中w_i为第i个圆弧枝节的半径，w_l为长方形主干的长度，1≤i≤n，n为圆弧枝节的总个数。

作为优选，所述的n个圆弧枝节，其所覆盖的角度，由内至外分别为θ₁,θ₂,…,θ_i,…,θ_n，0<θ_i≤90°，且满足θ₁≤θ₂≤...≤θ_i≤...≤θ_n，其中θ_i为第i个圆弧枝节覆盖的角度，1≤i≤n，n为圆弧枝节的总个数。

作为优选，所述的Z个频率选择表面单元呈矩形阵列，是指Z个频率选择单元在基板上分布为a行，b列，其中a≤b；相邻频率选择表面单元之间的距离为L，0<L≤w_n,其中w_n为第n个圆弧枝节的半径。

作为优选，所述的贴片上的长方形主干的参数取值范围为0.1mm≤w_t≤0.5mm,3mm≤w_l≤7mm,其中w_t为长方形主干的宽度，w_l为长方形主干的长度。