主被動雷達復(fù)合制導(dǎo)體制中的頻率選擇表面的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種主被動雷達復(fù)合制導(dǎo)體制中的頻率選擇表面，屬于頻率選擇表面【技術(shù)領(lǐng)域】。解決了現(xiàn)有技術(shù)中混合型FSS的被動雷達工作帶寬窄、主被動雷達雙帶通間隔窄，無法應(yīng)用于復(fù)合制導(dǎo)體制中的技術(shù)問題。本發(fā)明的頻率選擇表面包括多個金屬貼片單元和多個電控集總元件，多個金屬貼片單元按周期排列，任意兩個相鄰的金屬貼片單元通過電控集總元件連接，每個金屬貼片單元內(nèi)均設(shè)有開孔。該頻率選擇表面在電控集總元件連通時，具有高通濾波特性，能夠?qū)崿F(xiàn)寬波段工作被動雷達開關(guān)功能，在電控集總元件斷開時，具有寬間隔雙帶通特性；能夠應(yīng)用于主被動復(fù)合制導(dǎo)武器天線罩隱身，提高了主被動復(fù)合制導(dǎo)武器生存能力和突防能力。
【專利說明】主被動雷達復(fù)合制導(dǎo)體制中的頻率選擇表面

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種主被動雷達復(fù)合制導(dǎo)體制中的頻率選擇表面，屬于頻率選擇表面

【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] 主被動雷達復(fù)合導(dǎo)引系統(tǒng)充分利用主動雷達制導(dǎo)精度高，能全天候或準全天候工 作的特點，被動雷達探測距離遠、隱蔽、抗干擾能力強的優(yōu)點，兩者復(fù)合起來，可以實現(xiàn)遠區(qū) 用被動雷達探測，近區(qū)用主動雷達探測，使導(dǎo)彈等飛行器具有遠距離、高精度制導(dǎo)和抗干擾 的優(yōu)點。根據(jù)上述主被動雷達導(dǎo)引原理可知，復(fù)合制導(dǎo)頭罩內(nèi)部的金屬面天線、高頻部件將 形成腔體效應(yīng)，對飛行器正前方雷達散射截面積（RCS)貢獻超過50%。目前，國內(nèi)外通常采 用頻率選擇表面（FSS)縮減金屬反射面和高頻部件的RCS，提高主被動雷達復(fù)合制導(dǎo)武器 的突防能力和生存能力。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)中，中國專利201010168139. 9公開了一種對入射角穩(wěn)定的混合型FSS， 該頻率選擇表面為波導(dǎo)型頻率選擇表面和貼片型頻率選擇表面的混合，單元結(jié)構(gòu)為圓環(huán)， 將其單元嵌入波導(dǎo)型頻率選擇表面的單元內(nèi)，其中使用的是正方形周期。該FSS能夠?qū)崿F(xiàn) 主被動雷達雙帶通，但是其主被動雷達雙帶通的間隔窄，且被動雷達工作波段也較窄，無法 滿足復(fù)合制導(dǎo)中的要求，多應(yīng)用于多模主動雷達體制中。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)中混合型FSS的被動雷達工作帶寬窄、主被動雷達 雙帶通間隔窄，無法應(yīng)用復(fù)合制導(dǎo)體制中的技術(shù)問題，提供一種主被動雷達復(fù)合制導(dǎo)體制 中的頻率選擇表面。
[0005] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：
[0006] 主被動雷達復(fù)合制導(dǎo)體制中的頻率選擇表面，包括多個金屬貼片單元和多個電控 集總元件，所述多個金屬貼片單元按周期排列，任意兩個相鄰的金屬貼片單元通過電控集 總元件連接，每個金屬貼片單元內(nèi)均設(shè)有開孔。
[0007] 進一步的，所述開孔的形狀與金屬貼片單元的形狀相同。
[0008] 進一步的，所述開孔與金屬貼片單元具有相同的中心點和中心線。
[0009] 進一步的，所述金屬貼片單元的線寬為毫米量級，更進一步的，所述金屬貼片單元 的線寬為被動雷達工作波長的1/10。
[0010] 進一步的，所述金屬貼片單元為十字形、圓形或者六邊形。
[0011] 進一步的，所述電控集總元件為PIN二極管。
[0012] 進一步的，所述多個電控集總元件按周期分布。
[0013] 本發(fā)明的有益效果：
[0014] 本發(fā)明的頻率選擇表面，在電控集總元件連通時，具有高通濾波特性，在電控集總 元件斷開時，具有帶阻濾波特性，在實現(xiàn)寬波段工作被動雷達開關(guān)功能的同時，具有寬間隔 雙帶通特性，從而能夠應(yīng)用于主被動復(fù)合制導(dǎo)武器天線罩隱身，提高了主被動復(fù)合制導(dǎo)武 器生存能力和突防能力。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015] 圖1為本發(fā)明的頻率選擇表面的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016] 圖2中，（a)為本發(fā)明的頻率選擇表面在電控集總元件連通時的物理模型，（b)為 本發(fā)明的頻率選擇表面在電控集總元件斷開時的物理模型；
[0017] 圖3為本發(fā)明實施例的金屬貼片單元及電控集總元件的尺寸示意圖；
[0018] 圖4為本發(fā)明實施例電控集總元件連通和斷開兩種狀態(tài)下的傳輸頻譜曲線；
[0019] 圖中，1、金屬貼片單元，2、電控集總元件，3、開孔。

【具體實施方式】
[0020] 下面結(jié)合附圖及實施例進一步說明本發(fā)明。
[0021] 如圖1所示，本發(fā)明的主被動雷達復(fù)合制導(dǎo)體制中的頻率選擇表面包括多個金屬 貼片單元1和多個電控集總元件2,所有金屬貼片單元1按周期排列，且任意兩個相鄰的金 屬貼片單元1均通過電控集總元件2連接，優(yōu)選所有電控集總元件2也按周期分布；每個金 屬貼片單元1內(nèi)均設(shè)有一個開孔3,由于開孔3是金屬貼片單元1的一部分，所以所有開孔 3也按周期排列，即不同金屬貼片單元1的開孔3完全相同，也就是在不同金屬貼片單元1 上的開孔位置、開孔方向和開孔尺寸一致。其中，金屬貼片單元1的圖形可以為圓形、六邊 形、十字形等，材料可以為金、銀、銅、鋁等，金屬貼片單元1的線寬一般為毫米量級，可以為 被動雷達波長的1/10。開孔3的形狀通常與金屬貼片單元1的形狀相同，尺寸為亞毫米量 級，并且與金屬貼片單元1具有相同的中心點和中心線，當金屬貼片單元1為軸對稱圖形， 開孔3金屬貼片單元1與具有相同的對稱軸。電控集總元件2通常沿兩點間最短距離連接 任意兩個相鄰的金屬貼片單元1，如當金屬貼片單元1為十字形，電控集總元件2的兩端分 別連接任意兩個相鄰的金屬貼片單元1的最接近的十字形的端部邊緣，一個金屬貼片單元 1上通常連接四個電控集總元件2。
[0022] 金屬貼片單元1的形狀、尺寸、周期，以及開孔3的形狀、尺寸，均依據(jù)主被動雷達 的工作頻率確定，金屬貼片單元1 一般采用正方形周期。電控集總元件2的頻率應(yīng)當與主 被動雷達工作頻率一致，電阻盡可能的小，響應(yīng)時間和溫度可以根據(jù)使用指標和使用環(huán)境 而定，可以為PIN二極管。
[0023] 如圖2所示，本發(fā)明的頻率選擇表面，當電控集總元件2處于連通或斷開狀態(tài)，F(xiàn)SS 呈現(xiàn)兩種狀態(tài)，當電控集總元件2處于連通狀態(tài)，頻率選擇表面的狀態(tài)如圖2 (a)所示，線 寬為毫米量級的FSS的等效介電常數(shù)滿足Drude模型，當照射波長大于金屬貼片單元1的 線寬（約為10倍）時，等效介電常數(shù)為負，此時，F(xiàn)SS具有高通濾波特性，對照射波長產(chǎn)生 屏蔽效果，從而滿足寬波段被動雷達開關(guān)功能的需求；當電控集總元件斷開時，頻率選擇表 面的狀態(tài)如圖2(b)所示，線寬為毫米量級的FSS的等效介電常數(shù)滿足Lorentz模型，當照 射波長與非連續(xù)的金屬貼片單元1的諧振尺寸一致時，等效介電常數(shù)為0,表現(xiàn)為全反射的 空間濾波特性，當照射波長從非連續(xù)的金屬貼片單元1諧振尺寸處往短波和長波方向變化 時，等效介電常數(shù)越是接近于1，表現(xiàn)為帶阻濾波特性。即FSS從高通濾波特性轉(zhuǎn)變?yōu)閹ё?濾波特性，從而滿足主動雷達和被動雷達寬間隔雙帶通的要求。
[0024] 實施例1
[0025] 首先，假定主被動復(fù)合制導(dǎo)體制中，被動雷達工作波段范圍是2GHz?4GHz，主動 雷達波段工作在20GHz?22GHz。
[0026] 依據(jù)主被動雷達的工作波段要求，設(shè)計的頻率選擇表面包括按周期排列的多個十 字形貼片單元和按周期排列的多個電控集總元件2,任意兩個相鄰的十字形貼片單元最接 近的端部通過電控集總元件2連接，每個十字形貼片單元內(nèi)均設(shè)有一個十字形開孔，十字 形開孔與十字形貼片單元具有相同的中心點和中心線；如圖3所示，十字形貼片單元的線 寬lut = 1mm，十字形開孔的線寬Win = 0· 6mm，十字形貼片單元的周期T = 7mm，電控集總元 件2的長度S = 0. 4mm。
[0027] 如圖4所示，本發(fā)明實施例1的FSS根據(jù)主被雷達假定的工作波段在電控集總元 件連接和斷開兩種狀態(tài)下的傳輸頻譜曲線，曲線a為電控集總元件連接，曲線b為電控集 總元件斷開。從圖4可以看出，當電控集總元件連接時，頻率選擇表面在2-6GHZ范圍內(nèi)為 不透明窗口，在12-18GHZ范圍內(nèi)為透明窗口。當電控集總元件斷開時，在2-6GHz范圍內(nèi)和 12-18GHZ范圍內(nèi)同時為透明窗口。
[0028] 顯然，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應(yīng)當指 出，對于所述【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對本發(fā) 明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 主被動雷達復(fù)合制導(dǎo)體制中的頻率選擇表面，其特征在于，包括多個金屬貼片單元 (1)和多個電控集總元件（2)，所述多個金屬貼片單元（1)按周期排列，任意兩個相鄰的金 屬貼片單元（1)通過電控集總元件（2)連接，每個金屬貼片單元（1)內(nèi)均設(shè)有開孔（3)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的主被動雷達復(fù)合制導(dǎo)體制中的頻率選擇表面，其特征在于， 所述開孔（3)的形狀與金屬貼片單元（1)的形狀相同。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的主被動雷達復(fù)合制導(dǎo)體制中的頻率選擇表面，其特征在于， 所述開孔（3)與金屬貼片單元（1)具有相同的中心點和中心線。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的主被動雷達復(fù)合制導(dǎo)體制中的頻率選擇表面，其特征在于， 所述金屬貼片單元（1)的線寬為毫米量級。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的主被動雷達復(fù)合制導(dǎo)體制中的頻率選擇表面，其特征在于， 所述金屬貼片單元（1)的線寬為被動雷達工作波長的1/10。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的主被動雷達復(fù)合制導(dǎo)體制中的頻率選擇表面，其特征在 于，所述金屬貼片單元（1)為十字形、圓形或者六邊形。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的主被動雷達復(fù)合制導(dǎo)體制中的頻率選擇表面，其特征在于， 所述電控集總元件（2)為PIN二極管。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的主被動雷達復(fù)合制導(dǎo)體制中的頻率選擇表面，其特征在于， 所述多個電控集總元件（2)按周期分布。
【文檔編號】H01P1/20GK104064839SQ201410315186
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年7月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月2日
【發(fā)明者】徐念喜, 高勁松 申請人:中國科學院長春光學精密機械與物理研究所