宽带边缘散射控制的渐变阻抗材料制造技术

宽带边缘散射控制的渐变阻抗材料，属于电子材料技术领域。本发明专利技术包括衬底和衬底上的贴片结构；各行贴片结构相同，每一行中，包括自中点向外尺寸逐步增大的金属贴片单元和与金属贴片单元沿中点中心对称的空气贴片单元，其特征在于，在金属贴片单元中，沿自外向中点的方向，自最外侧起算，第一个金属贴片单元包括至少4个尺寸与几何形状相同的金属贴片；所有金属贴片单元的金属贴片的几何形状相同。本发明专利技术通过图形化技术实现阻抗渐变，阻抗变化范围大；分形技术实现高频段抑制栅瓣出现，达到高低频兼顾，实现宽频性能；材料厚度薄，质量轻，通过与柔性衬底复合实现较优的理化环境性能。

【技术实现步骤摘要】
宽带边缘散射控制的渐变阻抗材料
本专利技术属于电子材料

技术介绍
自二战以来，隐身技术已成为世界各国的研究重点。隐身技术包括雷达、红外、声、光等众多领域，其中雷达隐身技术是目前武器装备最重要的隐身技术，它又被称为目标雷达特征信号控制技术或雷达低可探测技术。隐身技术的核心就是尽可能减小目标体的RCS，从而降低被敌探测和发现的概率。RCS减缩一直是武器装备以及电磁散射或辐射测试平台研究的重要平台，经过多年隐身技术的发展，镜面反射、角体等强散射缘已经得到了有效控制，而边缘等表面电磁缺陷的散射控制成为当前隐身技术急需解决的问题。而且边缘是武器装备以及电磁散射或辐射测试平台不可避免的组成部位，因此边缘散射的控制成为当前隐身技术发展的一个重点。边缘加载渐变阻抗材料以衰减边缘绕射回波和为表面行波在边缘形成一个“软”的过渡，达到有效控制边缘散射的目的，该法得到了广泛研究和应用。渐变阻抗边缘加载材料可通过变电导率或变材料厚度来实现，但考虑到阻抗渐变梯度的精度，该法存在较大的局限性。专利技术人所在的研究小组基于频率选择表面和“Babinet”原理实现边缘渐进阻抗加载结构及制备方法【申请号201110416778.7】，此法是一种高效、低成本的渐变阻抗边缘加载材料，有效控制边缘散射。但该专利技术并没有考虑宽带的问题，而“薄、轻、宽、强”的隐身要求中带宽问题是其中重要的性能指标之一，因此，设计并实现一种宽带边缘散射控制的渐变阻抗材料成为工程应用急需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种厚度薄，质量轻、性能更好的宽带边缘散射控制的渐变阻抗材料。本专利技术解决所述技术问题采用的技术方案是，宽带边缘散射控制的渐变阻抗材料，包括衬底和衬底上的贴片结构；各行贴片结构相同，每一行中，包括自中点向外尺寸逐步增大的金属贴片单元和与金属贴片单元沿中点中心对称的空气贴片单元，其特征在于，在金属贴片单元中，沿自外向中点的方向，自最外侧起算，第一个金属贴片单元包括至少4个尺寸与几何形状相同的金属贴片；所有金属贴片单元的金属贴片的几何形状相同。进一步的，自最外侧起算，第二个金属贴片单元也包括至少4个尺寸与几何形状相同的金属贴片；所有金属贴片单元的金属贴片的几何形状相同。更进一步的，每个金属贴片单元都包括至少4个几何形状相同的金属贴片；在同一个金属贴片单元中，各金属贴片尺寸相同；所有金属贴片单元的金属贴片的几何形状相同。各贴片单元为正方形，尺寸最大的金属贴片单元包括4个正方形金属贴片。构成尺寸最大的金属贴片单元的4个正方形金属贴片的横向距离和纵向距离皆为行间距的1/4。对于由多个金属贴片构成的金属贴片单元，其采用分形结构。更具体的说，共有3个金属贴片单元，每个金属贴片单元都由4个金属贴片沿正方形排列构成，且每个金属贴片单元都是正方形；加载阻抗条宽L=60mm，周期P=10mm；尺寸最大的金属贴片单元的金属贴片边长为4mm，尺寸次大的金属贴片单元的金属贴片边长为2.5mm，尺寸最小的金属贴片单元的金属贴片边长为1mm。或者，共有3个金属贴片单元，第一、第二个金属贴片单元都由4个金属贴片沿正方形排列构成，第三个金属贴片单元由一个金属贴片构成，且每个金属贴片单元都是正方形；加载阻抗条宽L=60mm，周期P=10mm；尺寸最大的金属贴片单元的金属贴片边长为4mm，尺寸次大的金属贴片单元的金属贴片边长为2.5mm，尺寸最小的金属贴片单元的金属贴片边长为2mm。或者，共有3个金属贴片单元，第一个金属贴片单元由4个金属贴片沿正方形排列构成，第二、三个金属贴片单元由单个金属贴片构成，且每个金属贴片单元都是正方形；加载阻抗条宽L=60mm，周期P=10mm；尺寸最大的金属贴片单元的金属贴片边长为4mm，尺寸次大的金属贴片单元的金属贴片边长为5mm，尺寸最小的金属贴片单元的金属贴片边长为2mm。本专利技术所述的“几何形状相同”是指形状相同但不限尺寸，例如，同为正方形或圆形，但边长/半径不同，则为“几何形状相同”。本专利技术所述的“4个金属贴片沿正方形排列”是指4个金属贴片分别设置于一个正方形的4个角，且金属贴片的一个角与排列所处的正方形的一个角重合。本专利技术所述的加载阻抗条是指衬底及其上的阻抗结构，由于留有边缘，衬底的宽度即为加载阻抗条的宽度。本专利技术所述的周期是指相邻两个金属贴片单元的中心的距离。本专利技术的有益效果是：1．制备工艺简单、可操作性强，成本较低；2．通过图形化技术实现阻抗渐变，阻抗变化范围大；3．分形技术实现高频段抑制栅瓣出现，达到高低频兼顾，实现宽频性能；4．材料厚度薄，质量轻，通过与柔性衬底复合实现较优的理化环境性能。附图说明图1为未采用分形技术得到的渐变阻抗材料示意图，高频段易导致栅瓣效应。图2为实施例1的结构示意图。图3为实施例2的结构示意图。图4为实施例3的结构示意图。具体实施方式实施例1：一种宽带边缘散射控制的渐变阻抗材料，是对金属贴片和空气贴片（孔）形状单元中所有图形单元均采用分形技术，如图2所示。加载阻抗条宽L=60mm，周期P=10mm。考虑频段为0.5GHz～18GHz，对所有图形单元（包括金属贴片和孔）进行分形，分形后尺寸分别为4mm×4mm、2.5mm×2.5mm和1mm×1mm的正方形单元且均匀分布，周期均为10mm。图中，a=4mm，b=2.5mm，c=1mm。通过制备的宽带边缘散射控制的渐变阻抗材料，其加载在450mm×450mm金属平板边缘，金属贴片端靠近被加载金属平板边缘，在平行极化掠入射θ=30°（正对边缘入射方向定义为θ=0°）时，在0.5GHz～18GHz内均取得一定的边缘散射控制效果，在5～12GHz取得平均20dB的散射减缩，在14～18GHz取得平均10dB的散射减缩，在此频段毛刺尖峰存在接近未加载情况散射值的单频点。在平行极化掠入射θ=20°时，在0.5GHz～18GHz均取得一定的边缘散射控制效果，在中频段效果最佳达20dB以上，高频段也取得了较好效果，平均达10dB以上。本实施例对金属贴片和空气贴片形状单元均采用分形技术，最大图形分形后与应用频段最大频率对应波长相比很小，以至于高频段消除栅瓣效应。该法不但能很好地消除高频栅瓣效应，且能保证阻抗渐变梯度均匀性。实施例2：一种宽带边缘散射控制的渐变阻抗材料，是对金属贴片和空气贴片形状单元中较大图形单元均采用分形技术，如图3所示。加载阻抗条宽L=60mm，周期P=10mm。考虑频段为0.5GHz～18GHz，对最大图形单元（包括金属贴片和孔）进行分形，分形后尺寸为4mm×4mm正方形且均匀分布。次大图形单元进行分形，分形后尺寸为2.5mm×2.5mm正方形且均匀分布。剩下最小尺寸单元不进行分形，其尺寸为2mm×2mm的正方形单元，周期均为10mm。图中，a=4mm，b=2.5mm，c=1mm。通过制备的宽带边缘散射控制的渐变阻抗材料，其加载在450mm×450mm金属平板边缘，金属贴片端靠近被加载金属平板边缘，在平行极化掠入射θ=30°（正对边缘入射方向定义为θ=0°）时，在0.5GHz～18GHz内均取得一定的边缘散射控制效果，在5～12GHz取得平均20dB的散射减缩，在14～18GHz取得平均10dB的散射减缩，在此频段毛刺尖峰接近于未加载情本文档来自技高网...

【技术保护点】
宽带边缘散射控制的渐变阻抗材料，包括衬底和衬底上的贴片结构；各行贴片结构相同，每一行中，包括自中点向外尺寸逐步增大的金属贴片单元和与金属贴片单元沿中点中心对称的空气贴片单元，其特征在于，在金属贴片单元中，沿自外向中点的方向，自最外侧起算，第一个金属贴片单元包括至少4个尺寸与几何形状相同的金属贴片；所有金属贴片单元的金属贴片的几何形状相同。

【技术特征摘要】
1.宽带边缘散射控制的渐变阻抗材料，包括衬底和衬底上的贴片结构；各行贴片结构相同，每一行中，包括自中点向外尺寸逐步增大的金属贴片单元和与金属贴片单元沿中点中心对称的空气贴片单元，所述空气贴片为孔，其特征在于，在金属贴片单元中，沿自外向中点的方向，自最外侧起算，第一个金属贴片单元包括至少4个尺寸与几何形状相同的金属贴片；所有金属贴片单元的金属贴片的几何形状相同。2.如权利要求1所述的宽带边缘散射控制的渐变阻抗材料，其特征在于，自最外侧起算，第二个金属贴片单元也包括至少4个尺寸与几何形状相同的金属贴片。3.如权利要求1所述的宽带边缘散射控制的渐变阻抗材料，其特征在于，每个金属贴片单元都包括至少4个几何形状相同的金属贴片；在同一个金属贴片单元中，各金属贴片尺寸相同。4.如权利要求1所述的宽带边缘散射控制的渐变阻抗材料，其特征在于，各贴片单元为正方形，尺寸最大的金属贴片单元包括4个正方形金属贴片。5.如权利要求4所述的宽带边缘散射控制的渐变阻抗材料，其特征在于，构成尺寸最大的金属贴片单元的4个正方形金属贴片的横向距离和纵向距离皆为行间距的1/4。6.如权利要求1、2、3或4所述的宽带边缘散射控制的渐变阻抗材料，其特征在于，对于由多个金属贴片构成的金属贴片单元，其采用分形结构。7.如权利要求3所述的宽带边缘散射控制的渐变阻抗材料，其特征在于，共有3个金属贴片单元，每个金属贴片...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈海燕，邓龙江，谢建良，陈良，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51