[发明专利]一种双极化宽带多功能有源吸波/反射器

说明书

本发明公开了一种双极化宽带多功能有源吸波/反射器，包括多个呈周期性排布的超单元，每个超单元包括四个基本单元，四个基本单元以2×2矩阵形式排列，同一水平方向的2个基本单元为90°旋转关系，中心对称的2个基本单元完全相同，相邻2个基本单元通过贴片电感连接，所述基本单元包括顶层有源频率选择表面和底层金属地，所述顶层有源频率选择表面和底层金属地之间设有一层空气匹配层。本发明具有多功能、双极化和宽频带等特点，在智能隐身系统等重要领域有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于电磁超材料技术领域，具体为一种双极化宽带多功能有源吸波/反射器。

背景技术

微波吸波器因其在反雷达伪装应用中的重要作用，得到了相当广泛的研究。传统的Salisbury屏通过在金属地上方四分之一波长处放置阻性面，能够在较窄的频带范围内吸收电磁波，Jaumann吸波器通过级联多层阻性面，能够增大吸波带宽，但是结构的剖面厚度也会相应增大。

基于频率选择表面(Frequency Selective Surface,FSS)来设计吸波器，不仅能有效缩减剖面厚度，还能有效提高吸波性能。进一步，基于有源频率选择表面(ActiveFrequency Selective Surface,AFSS)来设计吸波器，还能够实现具有可重构特性的有源吸波器。

目前，已经有很多有源吸波/反射器的研究见诸报道，但是绝大多数设计存在电磁功能单一、可切换带宽窄和极化特性敏感等主要问题。因此，有必要研究双极化宽带多功能有源吸波/反射器，为用于反雷达伪装中的智能隐身系统提供重要的技术支持，具有重大的研究价值和广阔的应用前景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双极化宽带多功能有源吸波/反射器，能有效解决现有有源吸波/反射器电磁功能单一、可切换带宽窄和极化特性敏感的问题。

实现本发明目的的技术方案为：一种双极化宽带多功能有源吸波/反射器，包括多个呈周期性排布的超单元，每个超单元包括四个基本单元，四个基本单元以2×2矩阵形式排列，同一水平方向的2个基本单元为90°旋转关系，中心对称的2个基本单元完全相同，相邻2个基本单元通过贴片电感连接，所述基本单元包括顶层有源频率选择表面和底层金属地，所述顶层有源频率选择表面和底层金属地之间设有一层空气匹配层。

优选地，所述顶层有源频率选择表面包括介质基底、金属结构，所述金属结构包括准十字形金属结构和四个矩形金属结构，所述准十字形金属结构设置在介质基底下层中心，所述四个矩形金属结构中心对称设置在准十字形金属结构的四端，所述准十字形金属结构的四端均分别通过一个PIN二极管和一个贴片电阻与矩形金属结构连接，且每端的PIN二极管和贴片电阻并联在一起。

优选地，所述准十字形金属结构包括水平金属条带结构和垂直金属条带结构，所述垂直金属条带结构和水平金属条带结构通过一对金属化通孔和设置在介质基底上层的金属贴片结构进行几何分离。

优选地，所述垂直金属条带结构将水平金属条带结构分割为对称的两段，设置在介质基底上层的金属贴片结构通过金属化通孔与两段水平金属条带结构连接。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：

1.本发明将四个基本单元进行组合以形成“超单元”，具有对称的几何结构，可获得较为稳定的双极化特性；

2.本发明中有源频率选择表面中无需再设计额外的馈电网络，由金属结构和贴片电感作为偏置线来给PIN二极管进行馈电，且水平方向和垂直方向的偏置线相互分离，通过分别控制在不同方向加载的PIN二极管的开关状态，可实现独立可控的极化性能，引入更为丰富的极化信息；

3.本发明实现了双极化吸波、双极化反射、TE极化吸波/TM极化反射和TM极化吸波/TE极化反射等四种独立可切换的工作状态，并且以上吸波与反射的组合状态具有宽带特性。

附图说明