[发明专利]双极化频率选择表面的超高频二相调制板及其使用方法

说明书

本发明涉及雷达散射截面制技术领域，特别涉及一种基于双极化频率选择表面的超高频频段可调二相调制板，所述二相调制板包括可调频率选择表面FSS层、隔空层和金属接地层，所述FSS层表面设置一个谐振电路，所述谐振电路包括菱形结构板和二极管，所述菱形结构板以对角线为基线设置有十字槽，多个菱形结构板以对角线为对齐标准进行整齐的阵列分布，两个相邻菱形结构板之间通过二极管连接；本发明用调制板使入射波达到频谱调制的效果，在谐振频率点能达到理想的吸波效果，本发明的反射调制板在0.6GHz，1.4‑1.9GHz都有较好的工作性能，能减少超过90％的回波能量，在1.5GHz的谐振频率上反射系数低至‑30dB。

技术领域

本发明涉及雷达散射截面制技术领域，特别涉及一种基于双极化频率选择表面的超高频可调二相调制板及其使用方法。

背景技术

传统的雷达散射截面积(Radar-Cross Section，RCS)控制技术，主要通过两种方式实现RCS缩减，一种是通过采用特殊的外形设计，降低目标的雷达散射截面，但这种方式会影响物体的气动性能。另一种采用吸波材料，使目标的反射回波减少，达到RCS缩减的效果，但这种方式存在只能吸收固定频点的电磁波，很难应对现在越来越复杂的电磁环境。特高频(Ultra High Frequency，UHF)，即频率为300MHz～3000MHz，雷达因其电波波长相对较长的特点，主要用于探测远距离移动目标的速度、角度等特征。这个频段的雷达工作方式灵活，带宽较大(20％)，这些特点对设计雷达RCS材料带来了相当大的难度。随着电磁超材料研究的进展，基于电磁超材料的频谱调制技术因其工作方式灵活，物理特性实时可调等优点，为UHF雷达的RCS控制技术提供了新的解决思路。

简单来说，频谱调制是对入射的信号进行调制，使返回的信号频谱与原入射信号频谱特性不同，经过调制后的信号，往往在频谱带宽、幅度、频点等特性上有所改变，从而降低雷达接收和处理的目标功率。理论上有很多调制方式，但在实际设计调制板时，相位调制是可能比较容易实现的调制方式。

频率选择表面(Frequency selective surface，FSS)，是由二维平面内无限延伸的周期性分布、简单构型的金属贴片结构或者金属缝隙结构排列而成的阵列。这一类表面可以在谐振频率附近呈现几近全反射(贴片型)或全传输特性(孔径型)。利用FSS这种特性，可以设计一种三层结构的相位调制板。第一层是一块阻抗特性可调的频率选择表面，在其表面加载可调的半导体，通过控制半导体的通断，将频率选择表面设置为全反射或全透射。在频率选择面相隔1/4个谐振频率的波长处，放置一块良导体。通过周期控制频率选择面为全反射和全透射就可以达到对入射波二相调制的效果，在频域上得到良好的频谱调制效果。

但根据理论分析可知道，数学上可以实现频谱调制的调制板状态组合有无穷组；然而在实际设计调制板的过程中，设计一款灵活可调、工作带宽大、阻抗精确的调制板是相当困难的。如何设计这样的调制板成为了整个研究的关键。

发明内容

为了实现在1.4GHz～1.9GHz的谐振频率上达到一个好的调制效果，本发明提供一种基于双极化频率选择表面的超高频可调二相调制板及其使用方法，所述FSS层表面设置一个谐振电路，所述谐振电路包括菱形结构板和二极管，所述菱形结构板以对角线为基线设置有十字槽，多个菱形结构板以对角线为对齐标准进行整齐的阵列分布，两个相邻菱形结构板之间通过二极管连接。

优选的，所述十字槽的槽宽为1.2mm，所述十字槽上下两端相距76mm，左右两端相距71.2mm。

优选的，相邻的两个菱形结构板之间相距1.2mm。

优选的，所述菱形结构板印刷在印刷电路板上，所述印刷电路板是厚度为1mm，相对介电常数为4.4的FR-4印刷板。

优选的，隔空层是厚度d为50mm，相对介电常数为1.08的泡沫介质。