[发明专利]透波/隐身一体化超材料结构及具有其的天线罩、天线窗

说明书

本发明提供一种透波/隐身一体化超材料结构及具有其的天线罩、天线窗，目的在于提供一种层数较少，重量较轻，同时在通带内具有电磁波的高透过性，在通带外具有强的隐身性能的透波/隐身一体化结构。超材料结构包括微结构层和至少一层介质层，微结构层设置在介质层上，微结构层由周期排布的正多边形环和设置在正多边形环内的贴片单元组成，其中，正多边形环为具有特定方阻的电阻材料，贴片单元为金属贴片单元，金属贴片单元与正多边形环共中心。

技术领域

本发明提供一种透波/隐身一体化超材料结构及具有其的天线罩、天线窗，属于电磁场与微波技术领域。

背景技术

随着现代雷达探测技术的不断发展进步，雷达的探测距离和探测精度不断提高，极大的削弱武器装备的战场生存能力和突防能力，为了应对这一变化，武器装备的强隐身设计越来越受到关注。超材料技术由于其在电磁调控方面独特的功能优势在隐身领域得到广泛应用。应用最早也最广泛的是频率选择表面超材料技术，频率选择表面是一种空间电磁波滤波结构，通过周期排布的金属单元结构形成特定频率电磁波下的电磁谐振，使得该频段电磁波能够选择性的透过或反射，从而在保证己方雷达正常工作的同时减小特定频段雷达散射截面积。

随着对装备隐身及抗干扰性能要求的不断提高，金属结构的频率选择表面本身的反射影响变得不能忽略，特别是对于一些非低RCS外形目标的隐身设计，该技术难以满足需求，需要设计性能更加优异新型透波/隐身一体化结构。现有技术中，有利用金属贴片、集总电阻或磁性材料加载介质基板的超材料实现了同时具有透波和隐身的复合超材料，但多数材料由多层结构复合而成，层数较多，厚度较厚，导致加工工艺复杂且重量较重。部分超材料结构为减少层数与重量，将金属贴片、集总电阻设置在介质层两侧，不利于材料防护与结构保密，对透波和隐身两种功能的实现兼顾性不是很好，需要考虑入射的方向性。因此，基于该背景，亟需设计一种在减重的同时又能兼顾优异的透波和隐身性能的超材料结构。

发明内容

在下文中给出关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

本发明的目的在于提供一种层数较少，重量较轻，同时在通带内具有电磁波的高透过性，在通带外具有强的隐身性能的透波/隐身一体化超材料结构和具有其的天线罩及天线窗。

本发明的技术解决方案：

根据本发明，一方面提供了一种透波/隐身一体化超材料结构，包括微结构层和至少一层介质层，微结构层设置在介质层上，微结构层由周期排布的正多边形环和设置在正多边形环内的贴片单元组成，其中，正多边形环为具有特定方阻的电阻材料，贴片单元为金属贴片单元，金属贴片单元与正多边形环共中心。

进一步地，贴片单元由绕正多边形环中心间隔设置的多个相同的组合贴片构成，任意组合贴片由等腰三角形贴片和半圆贴片构成，等腰三角形的顶点均设置在正多边形环的中心，半圆贴片设置在等腰三角形贴片的底边且底边还为半圆的直径。

进一步地，正多边形环为正六边形环。

进一步地，正六边形环外接圆的半径为p,正六边形环宽度为w，w满足w＝0.15p～0.3p。

进一步地，等腰三角形的顶角角度为α，α满足α＝20°～45°。

进一步地，等腰三角形的底边变长为d，边长d＝2atan(α/2)，此边上的高为a，a满足a＝0.3p～0.5p。

进一步地，正多边形环由电阻浆料通过丝网印刷工艺印制在介质层上，贴片通过掩膜刻蚀工艺刻蚀介质层上。

进一步地，电阻材料方阻为R＝1Ω/-10Ω/。

根据本发明另一方面提供了一种天线罩，天线罩具有上述的透波/隐身一体化超材料结构。