[发明专利]在X波段实现反射/吸波切换的宽带低剖面可重构吸波器

说明书

本发明公开了一种在X波段实现反射/吸波切换的宽带低剖面可重构吸波器，自上而下分为三个部分：宽带功能切换有源FSS、空气层、电路模拟吸收体；宽带功能切换有源FSS包括介质板以及正交排布在介质板两侧的呈周期性排布的金属单元；金属单元由以PIN二极管连接的偶极子构成，偶极子尺寸相同，沿水平或竖直方向排列；金属单元以45°倾斜排布，电路模拟吸收体包括介质板，周期单元以及底板；周期单元由正交排布的方形环组成，周期单元和底板的材料均为电阻膜。本发明具有吸波率和反射率均较高、切换带宽宽、低剖面、对入射波的角度和极化方式不敏感等特点。

技术领域

本发明属于宽带电磁吸波器技术领域，具体涉及一种在X波段实现反射/吸波切换的宽带低剖面可重构吸波器。

背景技术

相比于传统的吸波结构仅通过增加结构厚度完成吸波，将频率选择表面(Frequency Selective Surface，FSS)引入吸波器的设计能够有效地实现阻抗匹配，从而减小吸波器的厚度并改善吸波性能。在加载有源元件如电控、光控元件后，有源FSS实现了对频率响应的调控，使其能够适应外界复杂电磁环境的变化。可重构吸波器将有源FSS引入吸波器设计，可以有效改善传统吸波器频率响应不可调节的不足。

目前可重构吸波器正蓬勃发展，如中国专利申请号201811062061.5，名称为“一种频率选择表面的可调X波段吸波材料”，提出了一种实现单频宽带吸波与双频吸波状态切换的吸波材料。该发明在耶路撒冷十字环上加载PIN二极管，通过调节二极管两端的偏置电压实现7.6-12.6GHz的宽频吸收与8.0-9.1GHz，10.2-12GHz的双频吸收两种状态之间的切换。但该发明未能完全实现X波段吸波与反射性能的切换。由于二极管等有源元件本身的工作频段和性能的限制，大多数可重构吸波器的切换带宽较窄，并且工作频段较低，无法满足高工作频段的要求。可重构吸波器往往需要大量的馈线，导致馈线结构较为复杂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在X波段实现反射/吸波切换的宽带低剖面可重构吸波器，具有吸波率和反射率均较高、切换带宽宽、低剖面、对入射波的角度和极化方式不敏感等特点。

实现本发明目的的技术方案是：一种在X波段实现反射/吸波切换的宽带低剖面可重构吸波器，自上而下分为三个部分，第一部分为宽带功能切换有源FSS，第二部分为空气层，第三部分为电路模拟吸收体；宽带功能切换有源FSS包括第一介质板以及正交排布在第一介质板上下表面的呈周期性排布的金属单元；金属单元由以PIN二极管连接的偶极子构成，偶极子尺寸相同，沿水平或竖直方向排列；电路模拟吸收体包括第二介质板，以及周期性排布在第二介质板表层的周期单元以及置于第二介质板底层的底板；周期单元由正交排布的方形环组成。

进一步的，所述周期单元和底板的材料均为电阻膜。

进一步的，第一介质板上下表面的金属单元形状相同，方向正交。

进一步的，第一介质板为矩形板，金属单元在第一介质板以45°倾斜排布。

进一步的，第二介质板为矩形板，周期单元以45°倾斜排布。

进一步的，偶极子的材料为金属。

进一步的，第一介质板的介电常数为2.2。

进一步的，第二介质板的介电常数为4.4。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)本发明可以在X波段内实现频率响应在吸波与反射状态间的切换，相对带宽约为50％；

(2)本发明在吸波状态下，可实现对入射波90％的吸收；反射状态下，可实现对入射波-1dB以上的反射；

(3)本发明结构的剖面较低，仅有3.177mm，约0.1λ，λ为工作频段中心频率对应自由空间波长。

附图说明