可调谐单向微波隐身器件的制作方法_2

文档序号:9490910阅读:来源:国知局
[0028] 在本发明中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征之"上"或之"下" 可以包括第一和第二特征直接接触,也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它 们之间的另外的特征接触。而且,第一特征在第二特征"之上"、"上方"和"上面"包括第一 特征在第二特征正上方和斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征 在第二特征"之下"、"下方"和"下面"包括第一特征在第二特征正下方和斜下方,或仅仅表 示第一特征水平高度小于第二特征。
[0029] 下面参照附图描述根据本发明实施例提出的可调谐单向微波隐身器件。参照图1 所示,该可调谐单向微波隐身器件100包括:第一金属开口谐振环阵列200、第二金属开口 谐振环阵列300、多个变容二极管(如图中变容二极管401、变容二极管402、…、变容二极 管40N)、直流稳压电源500与控制器600。其中,第一金属开口谐振环阵列200包括多个第 一金属开口谐振环(如图中第一金属开口谐振环201、第一金属开口谐振环202、…、第一 金属开口谐振环20N),并且第二金属开口谐振环阵列包括多个第二金属开口谐振环(如图 中第二金属开口谐振环301、第二金属开口谐振环302、…、第二金属开口谐振环30N)。
[0030] 具体地,多个变容二极管分别对应设置于第一金属开口谐振环阵列200中的每个 第一金属开口谐振环的开口处与第二金属开口谐振环阵列300中的每个第二金属开口谐 振环的开口处。直流稳压电源500与多个变容二极管相连。控制器600与直流稳压电源 500相连,控制器600用于控制直流稳压电源500的输出电压以调节变容二极管两端的端电 压,从而改变变容二极管的电容值,以使器件的频率特性曲线发生移动。
[0031] 在本发明的实施例中,本发明实施例的隐身器件100的目的在于利用金属开口谐 振环在交变电磁场中会产生电磁谐振,在谐振峰附近能实现一定范围内的介电常数和磁导 率,来实现特定的各向异性的介电常数与磁导率,以满足对电磁波传播路径与相位的控制, 从而实现对隐身区域内部障碍物的隐身。本发明实施例的隐身器件100利用变容二极管的 电容随其两端电压的变化而改变的特性,通过直流稳压电源调节电压,改变金属环的电磁 特性,使其频率特性曲线发生移动,从而实现对不同频段的电磁波的隐身。
[0032] 优选地,在本发明的一个实施例中,本发明实施例的隐身器件100为菱形。
[0033] 进一步地,在本发明的一个实施例中,本发明实施例的隐身器件100还包括:第一 电路板与第二电路板。其中,第一电路板上设置有第一金属开口谐振环阵列200。第二电路 板上设置有第二金属开口谐振环阵列300。第一电路板与第二电路板均有沿X'轴或y'轴 方向分布的周期性的凹槽,以使第一电路板与第二电路板通过凹槽互相组合固定。
[0034] 具体而言,参照图2所示,本发明实施例的隐身器件100外形为一大菱形,菱形的 每条边与水平方向的X轴夹角为α,内部隐身区域7为一小菱形,菱形的每条边与水平方向 的X轴夹角为β ;由分布在四个象限内的四部分相同或对称的隐身介质6组成,每部分都 可以是三角形的金属开口谐振环3阵列,其中第一、第四象限部分与第二、第三象限部分关 于y轴对称,第一、第二象限部分与第四、第三象限部分关于X轴对称,以第一象限为例,该 象限内的隐身介质6由平行于两个相互垂直方向X'轴与y'轴分布的电路板1和13组成, 其中X'轴与X轴夹角为Θ,z'轴与z轴重合。
[0035] 进一步地,在本发明的一个实施例中,在每两个相邻的金属开口谐振环间开有凹 槽,以通过凹槽互相组合。
[0036] 进一步地,在本发明的一个实施例中,第一金属开口谐振环与第二金属开口谐振 环的尺寸不同,并且多个第一金属开口谐振环与多个第二金属开口谐振环的分布周期不 同。
[0037] 举例而言,以第一象限为例,该象限中的隐身介质6包括两种电路板1和13,分别 平行于y' 〇' z'平面和X' 〇' z'平面;两种电路板上都开有沿X'轴或y'轴方向分布的周 期性的凹槽2,使得平行于两个方向分布的电路板1和电路板13能够依靠凹槽2互相组合 固定;两种电路板1和13都可以是双面板,两个表面上的电路可以是完全对称的,其上都加 工有周期性金属开口谐振环3阵列,所有电路板1和电路板13的金属开口谐振环3沿X' 轴或y'轴方向的周期个数不同,依据样品设计及所处位置来确定,但沿z'轴方向的周期个 数都是相同的;两种电路板1和13上的金属开口谐振环3中都接入有变容二极管4,变容二 极管4两端接入直流稳压电源5,通过直流稳压电源5控制变容二极管4两端的直流电压, 两种电路板1和13上的变容二极管4两端接入的直流电压值不同;两种电路板1和13的 不同之处在于除沿z'轴方向的周期长度外,其上的金属开口谐振环3的几何尺寸、分布周 期等结构参数及变容二极管4两端接入的直流电压值均不相同。
[0038] 进一步地,在本发明的一个实施例中,第一电路板与第二电路板的基质为PCB基 板,PCB基板的厚度范围可以为0. 3~I. 0mm,PCB基板的介电常数范围可以为2. 0~4. 5。
[0039] 也就是说,以第一象限为例,电路板1和电路板13基质可以为PCB基板,其厚度范 围可以为〇. 3~I. 0mm,介电常数范围可以为2. 0~4. 5,上面用印刷电路板的方式加工有 周期分布的金属开口谐振环3阵列,用机加工的方式加工有凹槽2,沿X'轴或y'轴方向的 周期长度可以在范围3. 2~4. 8_内,金属开口谐振环3沿z'轴方向的周期长度可以在范 围3. 0~5. Omm内。
[0040] 进一步地,在本发明的一个实施例中,金属开口谐振环可以为类似U形的金属器 件。
[0041] 具体而言,参照图2所示,金属开口谐振环3外形类似带内弯角的字母U,U形开口 端的两个内弯角形成了两个相对的金属臂11,在U形封闭端设计一个缺口 12将金属环分为 左右对称的两部分,用于焊接变容二极管4,并且在PCB基板上设计走线10,将位于同一块 电路板上的变容二极管4的正极、负极分别连接起来,使得可以用同一个直流稳压电源5给 同一块板上的所有变容二极管4供电,其中相邻两个金属开口谐振环3之间的间距范围可 以为0· 3~2. 0mm,金属开口谐振环3的线宽范围可以为0· 2~0· 5mm,金属臂11的长度范 围可以为〇~2. 0mm,两个相对的金属臂11之间的间距范围可以为0· 2~I. 8mm〇
[0042] 进一步地,在本发明的一个实施例中,多个变容二极管的电容值变化范围可以为 0~2pF,多个第一金属开口谐振环与多个第二金属开口谐振环的谐振频率范围可以为8~ 15GHz〇
[0043] 应理解,保持金属开口谐振环3的几何尺寸和晶格参数不变,将隐身器件100的隐 身介质6和隐身区域7的面积等比扩大,或增加隐身器件100的z轴方向上金属开口谐振 环3的周期个数,则可以增大隐身区域7的范围,实现对大尺寸的障碍物的隐身。
[0044] 也就是说,本发明实施例的隐身器件100可以由印刷在电路板上的两种不同几何 尺寸的金属开口谐振环二维阵列、变容二极管、引线和直流稳压电源组成。该器件外形为一
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