一种具有方桶式吸波体的船用百叶窗

技术领域

本发明属于半导体印制电路技术领域，具体涉及一种具有方桶式吸波超材料的船用百叶窗。

背景技术

随着雷达技术的进步，当代战场对于作战平台对于自身雷达散射截面积(以下简称“RCS”)特征的控制越来越重要，良好的RCS设计不但能提升船舶的存活能力，更重要的是可以有效保证任务的完成。

对于现代船舶而言，由于发动机的需要，必须安装一定数量的进气口，保证空气的供给，进气口的RCS设计成为船舶总体设计必须考虑的问题，当前一般采用的方式为加装百叶窗，百叶窗由外部窗框，叶片及内部滤网或者屏蔽网构成，通过叶片的反射及屏蔽网散射，可以一定程度上降低RCS，但是整体效果不佳，在百叶窗及管道内部涂覆吸波材料可以有效吸收雷达波，降低RCS，但是吸波涂料价格较高，维护困难，容易脱落且在海洋环境下长时间工作后，其表面由于灰尘及盐雾、海水的作用，容易被含盐污垢包裹，导致吸波效能大幅降低。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种具有方桶式吸波体的船用百叶窗，能够提升现有百叶窗结构对电磁波的吸波效果，同时具备足够的强度、耐腐蚀性和通风能力，可以在海洋恶劣环境下长时间正常工作。

一种具有方桶式吸波体的船用百叶窗，包括窗框、金属进气道、百叶窗叶片、滤网、支撑螺柱、方桶式吸波体和屏蔽网；

所述窗框和屏蔽网分别设置在金属进气道的前后两端，所述窗框外围设有安装孔，用于窗框与船体的安装固定，所述百叶窗叶片安装于窗框内，所述滤网安装于金属进气道内且位于百叶窗叶片的后方；所述方桶式吸波体通过支撑螺柱悬空安装在滤网和屏蔽网之间的金属进气道内部，所述方桶式吸波体仅有一个开放端，开放端与屏蔽网相对；当电磁波照射方桶式吸波体表面时，方桶式吸波体利用自身的阻性材料，将电磁波的能量转换成热能，热能再通过空气消散，以此达到吸收电磁波的效果。

进一步地，所述方桶式吸波体由一块中心板和四块裙边侧板组成，中心板和裙边侧板均为矩形平面板，所述裙边侧板的侧边分别与中心板侧边相连，裙边侧板弯折90°之后与中心板共同构成方桶式吸波体。

进一步地，所述中心板和裙边侧板是由基层和电阻膜组成的上下双层结构，对所述中心板和裙边侧板上的电阻膜采用pcb技术进行化学蚀刻，化学蚀刻后剩余的电阻膜和电阻膜下方对应区域的基层共同形成吸波单元，对中心板上的基层进行切割加工，使中心板形成由网格固定带组成的镂空结构，网格固定带于连接和支撑吸波单元。

进一步地，所述吸波单元由同一平面内的六个支臂组成，六个支臂的一端汇聚于一点且相邻支臂之间的夹角相等。

进一步地，所述金属进气道内安装有螺柱，用于方桶式吸波体的支撑与固定；所述方桶式吸波体上预留有螺柱定位孔，方桶式吸波体安装到金属进气道螺柱上后采用螺母固定。

进一步地，用于支撑的螺柱长度需要根据使用场景的频段和吸波效能进行设计，以保证吸波效能。

进一步地，所述滤网为孔隙结构，材质选用介电常数低于6的绝缘材料。

进一步地，所述屏蔽网采用铝合金或者钢材料制成。

有益效果：

1、本发明船用百叶窗在传统船用百叶窗结构中加入方桶式吸波体，将其应用于船用进气百叶窗，使百叶窗结构在原有通风、进气功能的基础上，增加吸波效果，利于作战平台整体隐身。当敌方电磁波照射时，方桶式吸波体吸收进入百叶窗结构的电磁波，降低百叶窗的电磁波反射能量，能有效抑制百叶窗的RCS；采用这种吸波结构能够实现16GHz±2GHz频段25dB的吸收效果，还可通过改变吸波单元的参数得到使用场景需要的吸波频段和效能。

2、本发明方桶式吸波体采用pcb技术加工制作，制造快速廉价，通过在方桶式吸波体上预留螺柱定位孔，可以方便吸波体的整体安装和更换，且利用独特的多层设计，使得吸波超材料具备足够的强度、耐腐蚀性和通风能力，可以在海洋恶劣环境下长时间正常工作。

3、本发明便于模块化组装以及现场拆换以适应不同的目标频段，通过制作多个与不同频段对应的模块化方桶式吸波体，来应对不同的敌方雷达探测频段，以实现频段的粗调；通过调整方桶式吸波体的侧面与金属壁面的安装距离，实现频段的微调；整体制造的方桶式吸波结构，安装方便，易于维护。

附图说明

图1为本发明船用百叶窗的结构示意图；

图2为本发明方桶式吸波体平铺的结构示意图；

图3为方桶式吸波体在金属进气道内的安装关系示意图；

图4为吸波单元的结构示意图；

图5为安装方桶式吸波体后船用百叶窗的吸波效能曲线图。

其中，1-安装孔、2-百叶窗叶片、3-窗框、4-金属进气道、5-滤网、6-支撑螺柱、7-方桶式吸波体、8-屏蔽网、9-网格固定带、10-螺柱定位孔、11-吸波单元。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

如附图1所示，本发明提供了一种具有方桶式吸波超材料的船用百叶窗，包括窗框3、金属进气道4、百叶窗叶片2、滤网5、支撑螺柱6、方桶式吸波体7和屏蔽网8。

窗框3和屏蔽网8分别设置在金属进气道4的前后两端，窗框3外围设有安装孔1，用于窗框3与船体的安装固定，百叶窗叶片2安装于窗框3内，滤网5安装于金属进气道4内且位于百叶窗叶片2的后方，金属进气道4内安装有支撑螺柱6，用于方桶式吸波体7的支撑与固定；方桶式吸波体7通过支撑螺柱6悬空安装在滤网5和屏蔽网8之间的金属进气道4内部，方桶式吸波体7仅有一个开放端，开放端与屏蔽网8相对，支撑螺柱6的长度根据吸波效能需要进行设计，本实施例中，支撑螺柱6的长度h为4mm，如附图3所示。

图2是方桶式吸波体7平铺的结构示意图，方桶式吸波体7由一块中心板(编号1)和四块裙边侧板(编号2-5)组成，中心板和裙边侧板均为矩形平面板，裙边侧板分别与中心板的侧边相连，裙边侧板弯折90°之后与中心板共同构成方桶式结构，方桶式吸波体7的板面上预留有定位孔，安装到金属进气道4内的支撑螺柱6上后采用螺母进行固定。

如附图3所示，中心板和裙边侧板是由基层和电阻膜组成的上下双层结构，基层为pcb，典型的fr4，基层之上为电阻膜，本实施例的电阻膜方阻为100欧姆。对所述中心板和裙边侧板上的电阻膜采用pcb技术进行化学蚀刻，化学蚀刻后剩余的电阻膜和电阻膜下方对应区域的基层共同形成吸波单元11，对中心板上的基层进行切割加工，使中心板形成由网格固定带9组成的镂空结构，网格固定带9用于连接和支撑吸波单元11，上述结构在保证吸波效果的同时，不影响进气道的气流流动。

如附图4所示，吸波单元11由六个支臂组成，六个支臂的一端汇聚于一点且相邻支臂之间的夹角相等，吸波单元11的关键参数有三个，支臂的宽度为W，相邻支臂之间的夹角为α，整个吸波单元11的宽度为L，吸波单元11的尺寸需要根据使用场景的频段和吸波效能进行设计，本实施例中，L＝9mm，α＝36°，W＝2mm。

滤网5为孔隙结构，材质应为介电常数低于6的绝缘材料，优选的包括聚四氟乙烯、聚氨酯、聚酰亚胺等防腐绝缘材料；屏蔽网8为铝合金或者钢制，耐腐蚀。

图5为本例中吸波超材料的吸收效果图，曲线为反射曲线(S11)，横坐标为频率(GHz)，纵坐标为S11(dB)。电磁波照射后，反射的能量数值越小，则表明能量被吸收得越多。由此曲线可以看出，在16GHz±2GHz，纽扣式吸波结构的吸波效果能达到25dB。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。