寬帶邊緣散射控制的漸變阻抗材料的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明屬于電子材料技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]自二戰(zhàn)以來(lái)，隱身技術(shù)已成為世界各國(guó)的研究重點(diǎn)。隱身技術(shù)包括雷達(dá)、紅外、聲、光等眾多領(lǐng)域，其中雷達(dá)隱身技術(shù)是目前武器裝備最重要的隱身技術(shù)，它又被稱(chēng)為目標(biāo)雷達(dá)特征信號(hào)控制技術(shù)或雷達(dá)低可探測(cè)技術(shù)。隱身技術(shù)的核心就是盡可能減小目標(biāo)體的RCS，從而降低被敵探測(cè)和發(fā)現(xiàn)的概率。RCS減縮一直是武器裝備以及電磁散射或輻射測(cè)試平臺(tái)研究的重要平臺(tái)，經(jīng)過(guò)多年隱身技術(shù)的發(fā)展，鏡面反射、角體等強(qiáng)散射緣已經(jīng)得到了有效控制，而邊緣等表面電磁缺陷的散射控制成為當(dāng)前隱身技術(shù)急需解決的問(wèn)題。而且邊緣是武器裝備以及電磁散射或輻射測(cè)試平臺(tái)不可避免的組成部位，因此邊緣散射的控制成為當(dāng)前隱身技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重點(diǎn)。
[0003]邊緣加載漸變阻抗材料以衰減邊緣繞射回波和為表面行波在邊緣形成一個(gè)“軟”的過(guò)渡，達(dá)到有效控制邊緣散射的目的，該法得到了廣泛研究和應(yīng)用。漸變阻抗邊緣加載材料可通過(guò)變電導(dǎo)率或變材料厚度來(lái)實(shí)現(xiàn)，但考慮到阻抗?jié)u變梯度的精度，該法存在較大的局限性。發(fā)明人所在的研究小組基于頻率選擇表面和“Babinet”原理實(shí)現(xiàn)邊緣漸進(jìn)阻抗加載結(jié)構(gòu)及制備方法【申請(qǐng)?zhí)?01110416778.7】，此法是一種高效、低成本的漸變阻抗邊緣加載材料，有效控制邊緣散射。但該發(fā)明并沒(méi)有考慮寬帶的問(wèn)題，而“薄、輕、寬、強(qiáng)”的隱身要求中帶寬問(wèn)題是其中重要的性能指標(biāo)之一，因此，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一種寬帶邊緣散射控制的漸變阻抗材料成為工程應(yīng)用急需解決的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種厚度薄，質(zhì)量輕、性能更好的寬帶邊緣散射控制的漸變阻抗材料。
[0005]本發(fā)明解決所述技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案是，寬帶邊緣散射控制的漸變阻抗材料，包括襯底和襯底上的貼片結(jié)構(gòu)；各行貼片結(jié)構(gòu)相同，每一行中，包括自中點(diǎn)向外尺寸逐步增大的金屬貼片單元和與金屬貼片單元沿中點(diǎn)中心對(duì)稱(chēng)的空氣貼片單元，其特征在于，在金屬貼片單元中，沿自外向中點(diǎn)的方向，自最外側(cè)起算，第一個(gè)金屬貼片單元包括至少4個(gè)尺寸與幾何形狀相同的金屬貼片；所有金屬貼片單元的金屬貼片的幾何形狀相同。
[0006]進(jìn)一步的，自最外側(cè)起算，第二個(gè)金屬貼片單元也包括至少4個(gè)尺寸與幾何形狀相同的金屬貼片；所有金屬貼片單元的金屬貼片的幾何形狀相同。
[0007]更進(jìn)一步的，每個(gè)金屬貼片單元都包括至少4個(gè)幾何形狀相同的金屬貼片；在同一個(gè)金屬貼片單元中，各金屬貼片尺寸相同；所有金屬貼片單元的金屬貼片的幾何形狀相同。
[0008]各貼片單元為正方形，尺寸最大的金屬貼片單元包括4個(gè)正方形金屬貼片。
[0009]構(gòu)成尺寸最大的金屬貼片單元的4個(gè)正方形金屬貼片的橫向距離和縱向距離皆為行間距的1/4。
[0010]對(duì)于由多個(gè)金屬貼片構(gòu)成的金屬貼片單元，其采用分形結(jié)構(gòu)。
[0011]更具體的說(shuō)，共有3個(gè)金屬貼片單元，每個(gè)金屬貼片單元都由4個(gè)金屬貼片沿正方形排列構(gòu)成，且每個(gè)金屬貼片單元都是正方形；加載阻抗條寬L=60mm,周期P=1mm ;尺寸最大的金屬貼片單元的金屬貼片邊長(zhǎng)為4_，尺寸次大的金屬貼片單元的金屬貼片邊長(zhǎng)為
2.5mm,尺寸最小的金屬貼片單元的金屬貼片邊長(zhǎng)為1mm。
[0012]或者，共有3個(gè)金屬貼片單元，第一、第二個(gè)金屬貼片單元都由4個(gè)金屬貼片沿正方形排列構(gòu)成，第三個(gè)金屬貼片單元由一個(gè)金屬貼片構(gòu)成，且每個(gè)金屬貼片單元都是正方形；加載阻抗條寬L=60mm,周期P=10_ ;尺寸最大的金屬貼片單元的金屬貼片邊長(zhǎng)為4mm,尺寸次大的金屬貼片單元的金屬貼片邊長(zhǎng)為2.5mm，尺寸最小的金屬貼片單元的金屬貼片邊長(zhǎng)為2mm。
[0013]或者，共有3個(gè)金屬貼片單元，第一個(gè)金屬貼片單元由4個(gè)金屬貼片沿正方形排列構(gòu)成，第二、三個(gè)金屬貼片單元由單個(gè)金屬貼片構(gòu)成，且每個(gè)金屬貼片單元都是正方形；加載阻抗條寬L=60mm,周期P=10_ ;尺寸最大的金屬貼片單元的金屬貼片邊長(zhǎng)為4mm,尺寸次大的金屬貼片單元的金屬貼片邊長(zhǎng)為5_，尺寸最小的金屬貼片單元的金屬貼片邊長(zhǎng)為2mm ο
[0014]本發(fā)明所述的“幾何形狀相同”是指形狀相同但不限尺寸，例如，同為正方形或圓形，但邊長(zhǎng)/半徑不同，則為“幾何形狀相同”。
[0015]本發(fā)明所述的“4個(gè)金屬貼片沿正方形排列”是指4個(gè)金屬貼片分別設(shè)置于一個(gè)正方形的4個(gè)角，且金屬貼片的一個(gè)角與排列所處的正方形的一個(gè)角重合。
[0016]本發(fā)明所述的加載阻抗條是指襯底及其上的阻抗結(jié)構(gòu)，由于留有邊緣，襯底的寬度即為加載阻抗條的寬度。
[0017]本發(fā)明所述的周期是指相鄰兩個(gè)金屬貼片單元的中心的距離。
[0018]本發(fā)明的有益效果是:
[0019]1.制備工藝簡(jiǎn)單、可操作性強(qiáng)，成本較低；
[0020]2.通過(guò)圖形化技術(shù)實(shí)現(xiàn)阻抗?jié)u變，阻抗變化范圍大；
[0021]3.分形技術(shù)實(shí)現(xiàn)高頻段抑制柵瓣出現(xiàn)，達(dá)到高低頻兼顧，實(shí)現(xiàn)寬頻性能；
[0022]4.材料厚度薄，質(zhì)量輕，通過(guò)與柔性襯底復(fù)合實(shí)現(xiàn)較優(yōu)的理化環(huán)境性能。
【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1為未采用分形技術(shù)得到的漸變阻抗材料示意圖，高頻段易導(dǎo)致柵瓣效應(yīng)。
[0024]圖2為實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖3為實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖4為實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]實(shí)施例1:
[0028]一種寬帶邊緣散射控制的漸變阻抗材料，是對(duì)金屬貼片和空氣貼片(孔)形狀單元中所有圖形單元均采用分形技術(shù)，如圖2所示。加載阻抗條寬L=60mm,周期P=10mm。
[0029]考慮頻段為0.5GHz?18GHz，對(duì)所有圖形單元(包括金屬貼片和孔)進(jìn)行分形，分形后尺寸分別為4mmX 4mm、2.5mmX 2.5mm和ImmX Imm的正方形單兀且均勻分布，周期均為10mnin 圖中，a=4mm, b=2.5mm, C=Imm0
[0030]通過(guò)制備的寬帶邊緣散射控制的漸變阻抗材料，其加載在450mmX450mm金屬平板邊緣，金屬貼片端靠近被加載金屬平板邊緣，在平行極化掠入射θ=30° (正對(duì)邊緣入射方向定義為Θ =0° )時(shí)，在0.5GHz?18GHz內(nèi)均取得一定的邊緣散射控制效果，在5?12GHz取得平均20dB的散射減縮，在14?18GHz取得平均1dB的散射減縮，在此頻段毛刺尖峰存在接近未加載情況散射值的單頻點(diǎn)。在平行極化掠入射θ=20°時(shí)，在0.5GHz?18GHz均取得一定的邊緣散射控制效果，在中頻段效果最佳達(dá)20dB以上，高頻段也取得了較好效果，平均達(dá)1dB以上。
[0031]本實(shí)施例對(duì)金屬貼片和空氣貼片形狀單元均采用分形技術(shù)，最大圖形分形后與應(yīng)用頻段最大頻率對(duì)