一种基于重力调控的可重构水基频率选择吸波体

本发明涉及隐身，尤其涉及一种基于重力调控的可重构水基频率选择吸波体。

背景技术：

1、随着隐身技术的发展与进步，隐身飞行器平台上的雷达天线系统以及各种射频传感器成为雷达散射截面(radar cross section,rcs)的主要贡献源，其隐身技术对于飞行器整体的隐身性能至关重要。雷达天线作为信息交互的最前端，必须保证自身正常收发电磁波，因此提出频率选择吸波体(frequency selective rasorber，fsr)用来设计雷达天线罩，在满足带内透射、带外吸收的前提下，以缩减双站/多站rcs，实现隐身的效果。而具备可重构性能fsr，可根据需要切换为所需的工作模式，相较于传统fsr，其更为灵活，可应用于更复杂的场景。

2、针对目前fsr设计过程中存在的吸波频段窄、剖面高，无法自由调谐等电磁工程问题，针对性地提出了水基fsr的设计，充分利用水的高损耗以及流动特性参与fsr的结构设计。此外，由于水的高介电常数，以及其依靠电磁波在其内部产生谐振从而吸波的作用机理，使得fsr不再需要原有的空气匹配层，整体剖面大大降低。然而，已有的水基fsr都面临着一个重要的问题:过渡带(传输和吸收频带之间的过渡)的存在。这一缺点极大地影响了水基fsr的隐身性能，不容忽视。基于mie氏共振理论，不仅消除了过渡带，而且极大地扩展吸收带宽，甚至超过了大多数吸收器的吸收带宽。

3、如今未来微波器件的使用环境和应用场景的复杂化，对天线罩的可调谐性、调谐带宽和调谐速度也提出更为苛刻的要求。在以往所提出的液体循环自动控制系统虽然已经大大提升了调谐速度，但相对于其它的调谐方式比如电控调谐，在速度上仍相差较多，随着结构尺寸的增大，调控速度也随之下降。

4、因此，如何改善因为整体结构尺寸的增大而导致的调控切换速度降低的问题，成为了新的研究方向。

技术实现思路

1、本发明的实施例提供一种基于重力调控的可重构水基频率选择吸波体，能够改善因为整体结构尺寸的增大而导致的调控切换速度降低的问题。

2、为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

3、吸波体由三个结构层依次叠加组成，所述的三个结构层由上至下依次为：afst容器层(1)、频率选择表面层(2)和afsr容器层(3)，afst容器层(1)和afsr容器层(3)都为矩形，且afst容器层(1)的长和宽都与afsr容器层(3)相同；

4、所述吸波体包括周期排布的单元结构，在单元结构n中包括：位于上层的afst容器(1.n)、位于中间层的缝隙型频率选择表面(2.n)和位于下层的afsr容器(3.n)，其中，n为正整数表示单元结构的编号，且1≤n≤n，n表示吸波体中单元结构的总数量；

5、afst容器(1.n)与afsr容器(3.n)的容积相同，水从缝隙型频率选择表面(2.n)流入afst容器(1.n)或者afsr容器(3.n)

6、本发明实施例提供的基于重力调控的可重构水基频率选择吸波体，包括上层容器(1)、频选层(2)及下层容器(3)，上层基板使用水基吸波体结构主要由块状的水基谐振器构成，水块由树脂3d打印而成的容器进行封装，频选层为fr-4介质基板，基板底层为全覆盖金属。重力调控翻转时上层结构中的水需要全部流动至下层，因此需要对fss进行挖空处理。下层设计成栅格排布的方式。其中的上层结构实现反射型频率选择吸波体结构，下层实现透射型频率选择吸波体结构。通过重力调控实现工作模式的切换，实现高效的液体调控，最终实现可重构的设计需求。从而改善因为整体结构尺寸的增大而导致的调控切换速度降低的问题。

技术特征：

1.一种基于重力调控的可重构水基频率选择吸波体，其特征在于，吸波体由三个结构层依次叠加组成，所述的三个结构层由上至下依次为：afst容器层(1)、频率选择表面层(2)和afsr容器层(3)，afst容器层(1)和afsr容器层(3)都为矩形，且afst容器层(1)的长和宽都与afsr容器层(3)相同；

2.根据权利要求1所述的基于重力调控的可重构水基频率选择吸波体，其特征在于，频率选择表面层(2)采用金属底板，透射系数为零。

3.根据权利要求1所述的基于重力调控的可重构水基频率选择吸波体，其特征在于，缝隙型频率选择表面(2.n)的缝隙为十字缝隙。

4.根据权利要求1所述的基于重力调控的可重构水基频率选择吸波体，其特征在于，所述三个结构层密封封装在吸波体中，填入吸波体的水的总量与afst容器(1.n)或者afsr容器(3.n)的容积相同。

5.根据权利要求4所述的基于重力调控的可重构水基频率选择吸波体，其特征在于，当吸波体处于afsr模式时，吸波体水平放置，且从上至下的三个结构层的顺序为依次为：afst容器层(1)、频率选择表面层(2)和afsr容器层(3)；

6.根据权利要求1所述的基于重力调控的可重构水基频率选择吸波体，其特征在于，afst容器(1.n)、缝隙型频率选择表面(2.n)和afsr容器(3.n)，在俯视视角中都为正方形；

7.根据权利要求1所述的基于重力调控的可重构水基频率选择吸波体，其特征在于，在所述十字缝隙的中央开设有圆形孔，从第一正方形基板(1.n.1)伸出固定柱穿过所述圆形孔，固定柱伸出的一端固定于第三正方形基板(3.n.1)的中心位置。

8.根据权利要求7或6所述的基于重力调控的可重构水基频率选择吸波体，其特征在于，第一正方形基板(1.n.1)、第二正方形基板(2.n.1)和第三正方形基板(3.n.1)在俯视角下都为形状相同的矩形，且矩形的长a＝26mm，宽b＝25mm；

9.根据权利要求1所述的基于重力调控的可重构水基频率选择吸波体，其特征在于，第一正方形基板(1.n.1)、第二正方形基板(2.n.1)、第三正方形基板(3.n.1)和水容器(1.n.2)采用介电常数为2.83的树脂材料，通过3d打印加工而成。

技术总结
本发明实施例公开了一种基于重力调控的可重构水基频率选择吸波体，涉及隐身技术领域，能够改善因为整体结构尺寸的增大而导致的调控切换速度降低的问题。本发明包括：包括上层容器(1)、频选层(2)及下层容器(3)，上层基板使用水基吸波体结构主要由块状的水基谐振器构成。其中的上层结构实现反射型频率选择吸波体结构，下层实现透射型频率选择吸波体结构。通过重力调控实现工作模式的切换。本发明通过重力场的改变实现功能的切换，实现高效的液体调控，最终实现可重构的设计需求。同时基于水的良好的性能也可以频率的超宽带的设计需求。从而改善因为整体结构尺寸的增大而导致的调控切换速度降低的问题。

技术研发人员：聂世涛,孔祥鲲,周少春,张馨予,程健来,孔令奇
受保护的技术使用者：南京航空航天大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17