一种极化不敏感宽频透波隐身一体化功能结构材料

技术领域

本发明涉及电磁技术领域，尤其是指一种极化不敏感宽频透波隐身一体化功能结构材料。

背景技术

随着科学技术的不断发展，天线罩，特别是军用天线罩要求在保证工作频带透波的情况下，具备一定的隐身性能。为满足天线罩透波隐身要求，透波隐身一体化材料得到了广泛研究，现有透波隐身一体化材料基本分为三类，即高频透波低频隐身、低频透波高频隐身、中间频段透波高低频段隐身。

隐身频段常见的有3-5GHz，有的甚至可以达到10GHz左右，但是透波频段很窄，有的甚至就是一个频点的透波，最宽也就1GHz左右，这主要是由于宽频带透波会影响隐身性能，且透波频段的矩形度变低，使透波频段与隐身频段的过渡频段宽。因此，针对天线罩要求透波频段越来越宽，且要保证一定的隐身频段，现设计一种极化不敏感宽频透波隐身一体化功能结构材料。

发明内容

本发明针对现有技术的问题提供一种极化不敏感宽频透波隐身一体化功能结构材料，透波频段可达3-4GHz左右，相比传统的透波隐身材料，本发明实现更宽的透波频段，达到宽频透波和隐身的目的，进一步的，本发明通过上述结构特征对TE和TM极化响应完全一致，即对极化不敏感，结构新颖、可靠。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明提供的一种极化不敏感宽频透波隐身一体化功能结构材料，所述透波隐身一体化功能结构材料包括从上至下依次层叠设置的吸波功能结构层、低介电层和透波功能结构层，所述透波功能结构层设置有至少一个；

所述吸波功能结构层包括第一介质基板以及设置在第一介质基板上的偶极子谐振片和贴片电阻；

所述低介电层为具有低介电常数的介质；

所述透波功能结构层上设置有第二介质基板以及设置在第二介质基板上的透波谐振金属槽。

其中，所述透波隐身一体化功能结构材料按周期P呈阵列分布。

其中，所述周期P的尺寸为16-20mm。

其中，所述吸波功能结构层、所述透波功能结构层和低介电层为正方形或者菱形，所述吸波功能结构层、所述透波功能结构层和低介电层的边长均为P。

其中，所述偶极子谐振片包括4个依次设在第一介质基板上的金属贴片，所述贴片电阻设置有4个，每相邻两个金属贴片之间连接有一个所述贴片电阻，每个金属贴片设置有一个开口金属谐振方框环。

其中，所述金属贴片的边长为14-18mm，宽度为0.2-1.0mm；相邻两个金属贴片之间的焊贴片处的间隙为0.2-0.4mm；所述贴片电阻的阻值为200-350Ω；所述开口金属谐振方框环的长边为2-4mm，短边为1-3mm，宽度为0.2mm，开口宽度为0.2mm。

其中，所述第一介质基板和第二介质基板为FR-4、F4BK、F4BM、PI、PTFE、PF4中任意一种或多种组合基板，所述基板的厚度为0.1-1mm。

其中，所述透波谐振金属槽的尺寸为12-18mm，宽度为2-5mm。

其中，所述低介电层的介电常数为1.0-1.3，所述吸波功能结构层与所述透波功能结构层之间的低介电层的厚度为9-18mm，相邻两个透波功能结构层之间的低介电层的厚度为3-6mm。

其中，所述吸波功能结构层的几何中心和所述透波功能结构层的几何中心位于垂直于所述透波隐身一体化功能结构材料水平面的垂直线上。

本发明的有益效果：

本发明中，所述吸波功能结构层用于吸波频率电磁波能量转换，进而吸收电磁波；透波功能结构层用于透波频率电磁波透波，且其反射在吸波频率的电磁波；本发明中的透波频段可达3-4GHz左右，相比传统的透波隐身材料，本发明实现更宽的透波频段，达到宽频透波和隐身的目的，进一步的，本发明通过上述结构特征对TE和TM极化响应完全一致，即对极化不敏感，结构新颖、可靠。

附图说明

图1为本发明实施例1中的透波隐身一体化功能结构材料的结构示意图。

图2为本发明实施例2中的透波隐身一体化功能结构材料的结构示意图。

图3为本发明的吸波功能结构层的单元结构示意图。

图4为本发明的透波隐身一体化功能结构材料按周期P呈阵列分布的结构示意图。

图5为本发明实施例1中的透波隐身一体化功能结构材料的吸波透波曲线。

图6为本发明实施例2中的透波隐身一体化功能结构材料的吸波透波曲线。

在图1至图6中的附图标记包括：

1—吸波功能结构层 2—低介电层 3—透波功能结构层

4—第一介质基板 5—开口金属谐振方框环 6—金属贴片

7—贴片电阻。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。可以理解的是，附图仅仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。附图中显示的连接关系仅仅是为了便于清晰描述，并不限定连接方式。

需要说明的是，当一个组件被认为是“连接”另一个组件时，它可以是直接连接到另一个组件，或者可能同时存在居中组件。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

还需要说明的是，本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

一种极化不敏感宽频透波隐身一体化功能结构材料，所述透波隐身一体化功能结构材料包括从上至下依次层叠设置的吸波透波功能结构层1、低介电层2和透波功能结构层3，所述透波功能结构层3设置有至少一个；所述吸波功能结构层1包括第一介质基板4以及设置在第一介质基板4上的偶极子谐振片和贴片电阻7；所述低介电层为具有低介电常数的介质；所述透波功能结构层3上设置有第二介质基板以及设置在第二介质基板上的透波谐振金属槽。具体地，所述吸波功能结构层1用于吸波频率电磁波能量转换，进而吸收电磁波；透波功能结构层3用于透波频率电磁波透波，且其反射在吸波频率的电磁波；本发明中的透波频段可达3-4GHz左右，相比传统的透波隐身材料，本发明实现更宽的透波频段，达到宽频透波和隐身的目的，进一步的，本发明通过上述结构特征对TE和TM极化响应完全一致，即对极化不敏感，结构新颖、可靠。

本实施例所述的一种极化不敏感宽频透波隐身一体化功能结构材料，如图4所示，所述透波隐身一体化功能结构材料按周期P呈阵列分布。优选地，所述周期P的尺寸为16-20mm。

本实施例所述的一种极化不敏感宽频透波隐身一体化功能结构材料，所述吸波功能结构层1、所述透波功能结构层3和低介电层2为正方形或者菱形，所述吸波功能结构层1、所述透波功能结构层3和低介电层2的边长均为P。

本实施例所述的一种极化不敏感宽频透波隐身一体化功能结构材料，如图3所示，所述偶极子谐振片包括4个依次设在第一介质基板4上的金属贴片6，所述贴片电阻7设置有4个，每相邻两个金属贴片6之间连接有一个所述贴片电阻7，每个金属贴片6设置有一个开口金属谐振方框环5。

其中，所述金属贴片6的边长为14-18mm，宽度为0.2-1.0mm；相邻两个金属贴片6之间的焊贴片处的间隙为0.2-0.4mm；所述贴片电阻7的阻值为200-350Ω；所述开口金属谐振方框环5的长边为2-4mm，短边为1-3mm，宽度为0.2mm，开口宽度为0.2mm。其中，所述第一介质基板4和第二介质基板为FR-4、F4BK、F4BM、PI、PTFE、PF4中任意一种或多种组合基板，所述基板的厚度为0.1-1mm。

其中，所述透波功能结构层3上也设置有第二介质基板，所述透波谐振金属槽设置在透波功能结构层3的第二介质基板上；所述透波谐振金属槽的尺寸为12-18mm，宽度为2-5mm。

优选地，所述低介电层2的介电常数为1.0-1.3，所述吸波功能结构层1与所述透波功能结构层3之间的低介电层2的厚度为9-18mm，相邻两个透波功能结构层3之间的低介电层2的厚度为3-6mm。

其中，所述吸波功能结构层1的几何中心和所述透波功能结构层3的几何中心位于垂直于所述透波隐身一体化功能结构材料水平面的垂直线上。

具体地，本实施例中的贴片电阻7和金属贴片6相连，用于吸波频率电磁波能量转换，进而吸收电磁波；开口金属谐振方环用于透波频率电磁波谐振透波；透波功能结构层3中透波谐振金属槽用于透波频率电磁波透波，且其反射在吸波频率的电磁波。

实施例1

一种极化不敏感宽频透波隐身一体化功能结构材料，如图1所示的排列而成，其中周期P为18mm，吸波功能结层中的偶极子谐振片中金属贴片6边长为16mm，宽度为0.7mm；开口金属谐振方框环5长边为3mm,短边为2mm，宽度为0.2mm，开口宽度为0.2mm；贴片电阻7的阻值为300Ω。

透波功能结构层3为透波谐振金属方框槽，其中透波谐振金属方框槽的尺寸为13mm，宽度为3.5mm；第一介质基板4层和第二介质基板均为FR-4板，厚度为0.2mm；低介电层2的介电常数为1.1，其中所述吸波功能结构层1与所述透波功能结构层3之间的低介电层2(第一层低介电层2)的厚度为10.5mm，相邻两个透波功能结构层3之间的低介电层2(第二层低介电层2)的厚度为5mm。

如图5所示，以TE和TM波进行电磁仿真，两极化的S参数完全一致，其在2.5-7.2GHz内S11和S21均小于-10dB，在9.7-13.7GHz内S21＞-1dB，表现出很宽的透波频带。

实施例2

一种极化不敏感宽频透波隐身一体化功能结构材料，由如图2所示的排列而成，其中周期P为16mm，吸波功能结构层1中偶极子谐振片中金属贴片6边长为14mm，宽度为0.4mm；开口金属谐振方框环5长边为4mm,短边为2mm，宽度为0.2mm，开口宽度为0.2mm；贴片电阻7的阻值为300Ω。

透波功能结构层3为透波谐振金属方框槽，其中透波谐振金属方框槽的尺寸为14mm，宽度为4mm。第一介质基板4为FR-4板，厚底为0.2mm。低介电层2的介电常数为1.1，其中，所述吸波功能结构层1与所述透波功能结构层3之间的低介电层2(第一层低介电层2)的厚度为11mm。

如图6所示，以TE和TM波进行电磁仿真，两极化的S参数完全一致，其在2.2-5.3GHz内S11和S21均小于-10dB，在8.8-12.2GHz内S21＞-1dB，表现出较宽的透波频带。

以上所述，仅为本发明的具体实施例，并不限于本说明。依据本发明，可通过更改尺寸、材料、透波功能结构层3的金属槽形状等可相应的设计其透波隐身性能，均在本发明保护范围之内。

以上所述，仅是本发明较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明以较佳实施例公开如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当利用上述揭示的技术内容作出些许变更或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明技术是指对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。