[发明专利]一种射频感性耦合等离子体叠加相位梯度超表面吸波结构

说明书

本发明公开了一种射频感性耦合等离子体叠加相位梯度超表面吸波结构，包括等离子体耦合相位梯度超表面结构，等离子体耦合相位梯度超表面结构包括射频感性耦合等离子体源、相位梯度超表面和闭式透波介质腔，其中，射频感性耦合等离子体源置于闭式透波介质腔中，相位梯度超表面固定于闭式透波介质腔外侧底部。相位梯度超表面为由金属铜板、介质基板、金属单元阵列从下到上依次组成的三层结构，金属单元阵列是由6个宽度相等、高度逐渐增加的H型金属贴片从左向右依次设置形成的金属单元在介质基板上从上到下重复排列而成。解决了现有等离子体吸波结构厚度较大、结构适用性较差而难以满足使用需求的问题，以及电磁波衰减幅度小的问题。

技术领域

本发明属于有源隐身技术领域，涉及一种射频感性耦合等离子体叠加相位梯度超表面吸波结构。

背景技术

反隐身雷达技术发展迅速，未来先进装备面对的探测威胁将向超宽频段、多角域方向扩展，降低目标的电磁散射特征成为目前目标电磁散射控制研究的前沿和重点。由于当前外形和材料隐身技术主要针对光学波段，并且外形隐身只能减少重点方向的雷达散射特征，材料隐身的吸波固有属性和厚度要求导致其难以突破宽带隐身，远不能实现宽角度、宽频段的雷达隐身。相比于外形、材料隐身技术，等离子体电磁散射控制技术是基于等离子体对电磁波共振吸收、碰撞衰减等效应的新型有源雷达隐身技术，在解决宽带电磁散射控制问题方面，具有两点显著优势：第一，宽带动态吸波。低温非磁化等离子体的电子密度峰值可在10¹¹至10¹⁵cm^-3量级调控，响应频带能够覆盖P~Ku雷达波段，可通过调节等离子体放电条件改变等离子体电子密度、碰撞频率等特征参数，从而调控其对电磁波的衰减幅度和频带；第二，和电磁波作用机制丰富，等离子体会对电磁波产生折射、反射、吸收、聚/散焦、变频、相移、调制等多种物理效应，在相同的厚度下，对电磁波的吸波效果要显著优于非均匀损耗介质层。

目前等离子体隐身技术已经取得了很大的进展。在针对天线罩、进气道、机翼前缘等重点雷达散射部位的等离子体隐身技术研究中采用了射频感性耦合等离子体（ICP）源，并在L-X频段取得了衰减效果。但在传统的等离子体隐身技术中，等离子体厚度较大、结构适用性较差。强散射部位的结构特征和吸波需求，对感性等离子体源的厚度、壁面材料、放电条件提出了限定。对于飞行器来说，射频等离子体的放电腔越薄越有利于在机翼前缘、雷达舱等强散射部位的安装使用，但是薄层透波腔结构会对等离子体放电特性产生影响，同时，等离子体厚度的减小会降低雷达波在等离子体中的作用距离，进而电磁波衰减幅度也会减小。

发明内容

本发明的目的在于提出一种射频感性耦合等离子体叠加相位梯度超表面吸波结构，以解决现有等离子体吸波结构厚度较大、结构适用性较差而难以满足使用需求的问题，以及现有薄层等离子体吸波结构的电磁波衰减幅度小的问题。

本发明实施例所采用的技术方案是，一种射频感性耦合等离子体叠加相位梯度超表面吸波结构，包括等离子体耦合相位梯度超表面结构，等离子体耦合相位梯度超表面结构包括射频感性耦合等离子体源、相位梯度超表面和闭式透波介质腔，其中，射频感性耦合等离子体源置于闭式透波介质腔中，相位梯度超表面固定于闭式透波介质腔外侧底部。

进一步的，所述相位梯度超表面为由金属铜板、介质基板、金属单元阵列从下到上依次组成的三层结构，金属单元阵列是由6个宽度相等、高度逐渐增加的H型金属贴片从左向右依次设置形成的金属单元在介质基板上从上到下重复排列而成。

进一步的，每个所述H型金属贴片的宽度为4.6mm，其竖向金属贴片的宽度为0.8mm，其两个竖向金属贴片间隔宽度为3.0mm，其横向金属贴片的宽度为0.8mm；每个金属单元的6个H型金属贴片的高度从左向右依次为1.5mm、3.38mm、3.79mm、4.06mm、4.42mm、5.5mm。

进一步的，每个所述金属单元的6个H型金属贴片的横向金属贴片位于同一直线上，且每个金属单元中左右相邻的两个H型金属贴片的间隔均相等；每个金属单元的宽度为H型金属贴片的宽度和右相邻的两个H型金属贴片的间隔之和。