[发明专利]有源频率选择表面的设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种有源频率选择表面的设计方法，属于微波技术与飞行器隐身技术领域，主要应用于主被动雷达复合制导天线罩的设计中。

背景技术

飞行器使用的雷达天线罩属于一种透明电磁窗口，只有不影响天线罩透波功能的隐身技术方才能应用于雷达天线罩。目前，频率选择表面(FSS)是解决天线罩隐身难题的最佳技术途径。对于主被动雷达复合制导天线罩的隐身，要求FSS频率响应特性须要在0°～50°扫描范围内主动雷达f₀±Δf(Ku)波段保持“高透”传输，被动雷达2GHz～4GHz(S)波段工作时呈现“高透”传输不工作时呈现出“高反”的滤波效果。因此，应用于主被动雷达复合制导天线罩的频率选择表面属于一种宽间隔、宽频段的双带通且被动雷达波段具有开关功能的有源频率选择表面(简称AFSS)。国内外实现AFSS的技术主要有加载电控集总元件与加载可调控介电材料两大类。但由于飞行器复杂工况条件的限制，所以应用在天线罩上的AFSS通常采用加载电控集总元件的方法。此时，AFSS存在两大技术难点：一是降低馈电网络对天线罩传输性能的影响，二是制作出的AFSS在工艺上具有可拓展性。

为了降低馈电网络对天线罩透过率的影响，国内外学者提出采用电控集总元件与滤波结构相互融合的设计方法。如加拿大INRS(国家科学技术研究院)的Tayeb Denidni教授提出的一种基于AFSS的全向扫描天线(公开号102496754A)，该AFSS具有超宽的可调范围。但是，该AFSS应用于天线罩工艺上不具有可拓展性，也就是说，当5×5的阵列需要的馈电电压与50×50的阵列需要的馈电电压不一致。再如中国专利提出了一种主被动雷达复合制导体制下的AFSS(公开号104064839A)，能够很好的满足主被动复合制导天线罩的要求。但是，该AFSS馈电方式也导致其制作工艺不具有可拓展性，而且其在主动雷达工作频段范围内极易出现寄生谐振。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中有源频率选择表面工艺上不具有可拓展性、宽角度(0°～50°)照射下具有易出现寄生谐振现象的技术问题，提供一种有源频率选择表面的设计方法。

本发明解决上述问题采用的技术方案如下。

有源频率选择表面的设计方法，包括以下步骤：

步骤一、在密级布阵的贴片型频率选择表面上周期性的加载电控集总元件；

步骤二、建立XOY平面直角坐标系，将加载电控集总元件后的贴片型频率选择表面转化成电桥网络图并显示在XOY平面直角坐标系上，检测每个电控集总元件两端的电势，在电桥网络图上得到一对平行的等电势线，确定有源频率选择表面的馈电方式为沿平行的等电势线馈电；

步骤三、对设计的有源频率选择表面进行优化，完成设计。

进一步的，所述步骤一中，贴片型频率选择表面的贴片为十字形贴片或者Y形贴片。

进一步的，当贴片型频率选择表面的贴片为十字形贴片时，十字形贴片的每条臂的端部的两侧对称加载两个电控集总元件，每个电控集总元件的中心轴与对应的臂的中心轴平行且顶端与对应的臂的顶端共线或者每个电控集总元件的中心轴与对应的臂的中心轴成45度夹角。

进一步的，当贴片型频率选择表面的贴片为十字形贴片时，所述一对平行的等电势线包络的电桥网络图的电桥为正方形。

进一步的，当贴片型频率选择表面的贴片为十字形贴片时，所述一对平行的等电势线包络的电桥网络图中，x轴方向上的电桥数目和y轴方向上的电桥数目均按照1,3,5，……，2n-1，2n-3，……，5，3，1的数列规律分布，n≥1。

进一步的，当贴片型频率选择表面的贴片为十字形贴片时，所述等电势线与X轴成45度夹角。

进一步的，当频率选择表面的贴片为Y形贴片时，每个Y形贴片上加载四个电控集总元件，其中两个电控集总元件分别加载在Y形贴片的相邻两条臂的顶端中心，另外两个电控集总元件分别加载在上述相邻两条臂与另一条臂的连接处。

进一步的，当频率选择表面的贴片为Y形贴片时，所述一对平行的等电势线包络的电桥网络图的电桥为菱形。

进一步的，当所述频率选择表面的贴片为Y形贴片时，所述等电势线与X轴成30度夹角。

进一步的，所述步骤二中，将加载电控集总元件后的贴片型频率选择表面转化成电桥网络图的方法是：先将贴片型频率选择表面近似成导线，然后将电控集总元件连接成一个电路网络，即得到电桥网络图。

本发明的原理：