[发明专利]一种在C和X波段表现带通性能的C夹层宽带天线罩结构

说明书

本发明公开了一种在C和X波段表现带通性能的C夹层宽带天线罩结构，包括频率选择表面（Frequency Selective Surface，FSS）芯层、蒙皮以及空气夹层三部分；FSS芯层包括介质基板，以及刻蚀在基板上下两层的周期FSS阵列；蒙皮和FSS芯层之间通过数个介质螺钉与垫圈来实现层间固定与隔离，以此形成一定厚度的空气夹层。本发明针对斜入射情况下，宽带天线罩带宽稳定性问题，提供了一种具有宽带、高透波率、陡降带外抑制，同时对入射角度、极化变化影响都不敏感的天线罩结构设计，在保证天线正常辐射的前提下，有效地提升了天线系统的抗干扰能力和隐身性能。

技术领域

本发明属于频率选择表面天线罩技术领域，具体涉及一种在C和X波段表现带通性能的C夹层宽带天线罩结构。

背景技术

为了防止天线系统受到外界环境因素造成的各种影响，天线罩被广泛地应用于各种电磁领域中。如今，在通信、雷达、飞行器等各种电子系统中，往往要求天线具有一定的工作频率带宽，而且希望在天线的工作频率之外对不需要的电磁信号有一定的抑制，以增强天线系统的抗干扰能力和隐身性能。因此在这些系统中，所使用的天线罩既要达到在一定带宽上的透波效率，尽量不对天线原有的辐射性能造成影响；在通带之外要对电磁波有明显的带外抑制效果，可以对带外信号进行有效反射，降低干扰频率分量的影响，同时能够有效缩减RCS，增强隐身性能。

现有频率选择表面研究中，传输宽带在斜入射情况下通常有限或者不稳定，其带外抑制效果亦少有提及。能够设计一种能够表现优良的宽通带传输特性兼具良好的带外抑制的频率选择表面结构，在天线罩领域具有广泛的应用前景。

发明内容

本发明针对现有技术中的不足，提供一种在C和X波段表现带通性能的C夹层宽带天线罩结构，其在0～50°入射角域内具有良好的透波性能和对不同电磁极化方式具有稳定表现。同时，在带外抑制效果上，能够实现大于30dB带外陡降。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种在C和X波段表现带通性能的C夹层宽带天线罩结构，其特征在于，所述天线罩结构由上至下依次由蒙皮、空气夹层、FSS芯层、空气夹层和蒙皮组成，所述蒙皮、空气夹层与FSS芯层共同构成C夹层结构，空气夹层是FSS芯层和两层蒙皮之间隔离所构成的空气隔层；所述FSS芯层是一层上下表面刻蚀有不同FSS图案的PCB板，包括上层FSS和下层FSS，所述上层FSS包含方型金属网格结构，各网格单元的内部充填有金属方环结构，所述下层FSS是周期排布的方形金属贴片，上层FSS和下层FSS皆为相同周期的矩形阵列排布，且各金属方环结构的中心与各方形金属贴片的中心上下一一对应。

为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：

进一步地，所述蒙皮和FSS芯层采用介质螺钉、介质垫圈和介质螺母进行固定，进而控制空气夹层的厚度；所述介质螺钉垂直穿过两层蒙皮，所述介质垫圈安装在两层蒙皮和FSS芯层之间，所述介质螺母相适配地安装在介质螺钉的端部。

进一步地，所述蒙皮厚度为2mm，空气夹层厚度为3mm，FSS芯层厚度为1mm。

进一步地，所述上层FSS中，方型金属网格结构的网格周期为7.5mm，网格线条宽度为0.17mm，金属方环结构位于网格中心，其边长为6.1mm，方环线条宽度为1.5mm；下层FSS的单元周期为7.5mm，方形金属贴片位于单元中心，其边长为6.2mm。

进一步地，所述FSS芯层的PCB板材料为F4B-2，其介电常数为2.65，损耗角正切为0.001；蒙皮采用的材料为FR4，其介电常数为4.4，损耗角正切为0.02。

进一步地，所述介质螺钉和介质垫圈的材料为FR4。

本发明的有益效果是：