一种基于散射与吸收协同作用的宽频带低RCS超表面结构

摘要

本发明公开了一种基于散射与吸收协同作用的宽频带低RCS超表面结构，其特征是，至少包括介质层和金属层构成超表面结构单元，其中，介质层由自上而下分布的第一介质层、第二介质层、第三介质层和第四介质层构成；金属层由自上而下分布的低频极化转换吸收层、高频极化转换层、第一频率选择表面层、第二频率选择表面层和第三频率选择表面层构成，低频极化转换吸收层和高频极化转换层分别位于第一介质层和第二介质层的下表面，第一频率选择表面层、第二频率选择表面层和第三频率选择表面层被第三介质层和第四介质层分隔开，由超表面结构单元经过复制旋转得到低RCS超表面结构。本发明体现出了极化转换+吸收‑透波‑极化转换+吸收的特性，达到了通带内高效透波，带外宽频带RCS抑制的目的。

权利要求

1.一种基于散射与吸收协同作用的宽频带低RCS超表面结构，其特征是，至少包括介质层和金属层构成超表面结构单元(10)，其中，介质层由自上而下分布的第一介质层(6)、第二介质层(7)、第三介质层(8)和第四介质层(9)构成；金属层由自上而下分布的低频极化转换吸收层(1)、高频极化转换层(2)、第一频率选择表面层(3)、第二频率选择表面层(4)和第三频率选择表面层(5)构成，低频极化转换吸收层(1)和高频极化转换层(2)分别位于第一介质层(6)和第二介质层(7)的下表面，第一频率选择表面层(3)、第二频率选择表面层(4)和第三频率选择表面层(5)被第三介质层(8)和第四介质层(9)分隔开，由超表面结构单元（10）经过复制旋转得到低RCS超表面结构；所述的低频极化转换吸收层(1)由对应的第一低频极化转换吸收模块(11)和第二低频极化转换吸收模块(12)按照N×N棋盘式排列组成，第二低频极化转换吸收模块(12)由第一低频极化转换吸收模块(11)沿自身的几何中心顺时针旋转90°形成；第一低频极化转换吸收模块(11)由M×M个低频极化转换吸收单元(111)组成，其中N≥2，M≥3，N和M为正整数；所述的低频极化转换吸收单元(111)由沿单元对角线对称分布的双箭头形金属结构(1111)、位于中间的交指结构(1112)和4个位于箭头位置的

0402封装的集总电阻组成；低频极化转换吸收单元(111)的周期pa为12‑24mm，双箭头形金属结构(1111)的宽度wa1为0.3‑0.8mm，箭头处枝节与单元边缘的距离la1为0.2‑1.5mm，箭头处两枝节长度la2、la3分别为3‑5mm和1‑3mm，交指结构中纵向线宽wa2和横向线宽wa4分别为

0.1‑0.4mm和0.2‑0.8mm，线长la4和间距wa3分别为1.5‑3mm和0.1‑0.4mm；集总电阻的阻值R1为75‑200Ω。

2.根据权利要求1所述的一种基于散射与吸收协同作用的宽频带低RCS超表面结构，其特征在于：所述第一介质层(6)和第二介质层(7)的厚度t2为0.25‑1.5mm；第三介质层(8)和第四介质层(9)的厚度t1为0.5‑2mm；第一介质层(6)位于最上方，与下方的第二介质层(7)的距离d2为3.5‑10mm，第二介质层(7)位于第三介质层(8)上方，两者的距离d1为2‑4.5mm；第三介质层(8)和第四介质层(9)之间为第二频率选择表面层(4)；低频极化转换吸收层(1)、高频极化转换层(2)、第一频率选择表面层(3)、第二频率选择表面层(4)和第三频率选择表面层(5)材质均为铜；第三频率选择表面层(5)与第一频率选择表面层(3)的结构相同。

3.根据权利要求1所述的一种基于散射与吸收协同作用的宽频带低RCS超表面结构，其特征在于：所述的高频极化转换层(2)由对应的第一高频极化转换模块(21)和第二高频极化转换模块(22)按照N×N棋盘式排列组成，第二高频极化转换模块(22)由第一高频极化转换模块(21)沿自身的几何中心顺时针旋转90°形成；第一高频极化转换模块(21)由M×M个高频极化转换组(211)组成，高频极化转换组(211)由3×3个高频极化转换单元(2111)组成，其中N≥2，M≥3，N和M为正整数。

4.根据权利要求3所述的一种基于散射与吸收协同作用的宽频带低RCS超表面结构，其特征在于：所述的高频极化转换单元(2111)由沿单元对角线对称分布的工字形金属结构(21111)组成；高频极化转换单元(2111)的周期pb是低频极化转换吸收单元周期pa的三分之一，为4‑8mm。

5.根据权利要求1所述的一种基于散射与吸收协同作用的宽频带低RCS超表面结构，其特征在于：所述的第一频率选择表面层(3)由对应的第一频率选择模块(31)按照N×N方式排列组成，第一频率选择模块(31)由M×M个第一频率选择组(311)组成，第一频率选择组(311)由3×3个第一频率选择单元(3111)组成，其中N≥2，M≥3，N和M为正整数。

6.根据权利要求5所述的一种基于散射与吸收协同作用的宽频带低RCS超表面结构，其特征在于：所述的第一频率选择单元(3111)由一个方形环 (31111)组成；第一频率选择单元(3111)的周期pc与高频极化转换单元(2111)的周期pb相同，为4‑8mm，方形环(31111)的宽度wc1和内侧边长lc分别为0.2‑1.5mm和3mm‑5.5mm。

7.根据权利要求1所述的一种基于散射与吸收协同作用的宽频带低RCS超表面结构，其特征在于：所述的第二频率选择表面层(4)由对应的第二频率选择模块(41)按照N×N方式排列组成，第二频率选择模块(41)由M×M个第二频率选择组(411)组成，第二频率选择组(411)由3×3个第一频率选择单元(3111)组成，其中N≥2，M≥3，N和M为正整数。

说明书

一种基于散射与吸收协同作用的宽频带低RCS超表面结构

技术领域

[0001] 本发明属于雷达与无线通信技术领域，涉及一种基于散射与吸收协同作用的宽频带低RCS超表面结构,具体涉及极化转换散射电磁波，集总电阻吸收电磁波协同作用,且具有传输窗口的低RCS超表面。

背景技术

[0002] 随着雷达探测技术的不断发展，电磁隐身技术也在日益更新。由于雷达天线系统的强散射特性，极大增加了各种雷达应用平台如飞机、舰船等的雷达散射截面Radar Cross Section,RCS，因此，降低雷达天线系统的雷达散射截面成为了近年来的研究热点。

[0003] 频率选择表面Frequency Selective Surface,FSS作为一种电磁波的空间滤波器，能够根据频率控制电磁波的通过与否，将其应用于雷达天线罩设计，不仅能够防止天线受到风霜雨雪等环境的损害，还能够降低通带外非天线工作频带)电磁波的干扰。然而，传统的频率选择表面在通带以外会对入射电磁波产生强烈的反射，从而增大了被雷达探测到的概率，因此，需要设计一种在通带外具有低RCS特性的超表面。

[0004] 为了达到通带外抑制RCS的目的，有人提出将传统的频率选择表面和有耗吸波超表面结合，组成具有吸收‑透波‑吸收特性的频率选择吸波体Frequency Selective Rasorber,FSR，例如Jing Xia等人在IEEE Transactions on Antennas and Propagation期刊上发表了一篇名为《Design of a Wideband Absorption Frequency Selective Rasorber Based on Double Lossy Layers》的论文，该论文首先将一层电阻损耗层放置于频率选择表面上方，形成了常规的吸收‑透波‑吸收特性，然后再将一层电阻损耗层置于最上方，拓宽了带外的吸收带宽，使得‑10dB反射带宽为2.5‑14.6GHz，透波窗口的最小插入损耗为0.78dB。此方法可以吸收带外的反射信号，从而降低雷达散射截面。

[0005] 另外一种方法是采用散射‑透波‑散射的方式，散射的实现方式有两种：一种是通过人工磁导体Artificial Magnetic Conductor,AMC形成180°相位差来将电磁波散射到其它方向，另一种是使用极化转换的方式形成180°相位差来将电磁波散射的其它方向。Lingling Wang等人在IEEE Transactions on Antennas and Propagation期刊上发表了一篇名为《A Multifunctional Frequency‑Selective Polarization Converter for Broadband Backward‑Scattering Reduction》的论文和在中国专利申请号2019105402441中通过在二阶带通滤波器上层单元切角的方式实现了高频极化转换和中间频带的透波，然后在其上方放置一个沿着单元对角线对称的鱼骨形贴片，从而在低频实现了极化转换，因此在整个频带的实现了散射‑透波‑散射的模式，其‑10dB共极化反射带宽为5.6‑15.13GHz。
然而，通过在二阶频率选择表面上层单元切角的方式实现的高频极化转换带宽有一定限制，低频极化转换吸收单元的周期较小，导致了低频极化转换带宽受到限制，因此，该设计所覆盖的带宽并不理想。

[0006] 目前，研究设计一种极化转换散射电磁波，集总电阻吸收电磁波协同作用形成更宽的带外RCS抑制且具有传输窗口的低RCS超表面是一大挑战。

发明内容

[0007] 本发明的目的在于针对上述现有技术存在的不足或改进需求，提供一种基于散射与吸收协同作用的宽频带低RCS超表面结构，以便实现通带外宽带RCS抑制与通带内高效透波的目的，该结构体现出极化转换+吸收‑透波‑极化转换+吸收的特性。

[0008] 本发明是通过下述技术方案实现的，一种基于散射与吸收协同作用的宽频带低RCS超表面结构，其特征是，至少包括介质层和金属层构成超表面结构单元10，其中，介质层由自上而下分布的第一介质层6、第二介质层7、第三介质层8和第四介质层9构成；金属层由自上而下分布的低频极化转换吸收层1、高频极化转换层2、第一频率选择表面层3、第二频率选择表面层4和第三频率选择表面层5构成，低频极化转换吸收层1和高频极化转换层2分别位于第一介质层6和第二介质层7的下表面，第一频率选择表面层3、第二频率选择表面层4和第三频率选择表面层5被第三介质层8和第四介质层9分隔开，由超表面结构单元10经过复制旋转得到RCS超表面结构。

[0009] 所述第一频率选择表面层3、第二频率选择表面层4和第三频率选择表面层5和第三介质层8和第四介质层9组成二阶带通频率选择表面，在其通带内电磁波可以透射过去，其在通带两侧可视为金属反射板分别和低频极化转换吸收层1、高频极化转换层2作用形成相应的极化转换与吸收协同作用的RCS抑制带。

[0010] 所述低频极化转换吸收层1由对应的第一低频极化转换吸收模块11和第二低频极化转换吸收模块12按照N×N棋盘式排列组成，第二低频极化转换吸收模块12由第一低频极化转换吸收模块11沿自身的几何中心顺时针旋转90°形成；第一低频极化转换吸收模块11由M×M个低频极化转换吸收单元111组成，其中N≥2，M≥3，N和M为正整数。

[0011] 所述低频极化转换吸收单元111由沿单元对角线对称分布的双箭头形金属结构1111、位于中间的交指结构1112和4个位于箭头位置的0402封装的集总电阻组成；低频极化转换吸收单元111的周期pa为12‑24mm，贴片1111的宽度wa1为0.3‑0.8mm，箭头处枝节与单元边缘的距离la1为0.2‑1.5mm，箭头处枝节长度la2和la3分别为3‑5mm和1‑3mm，交指结构中线宽wa2和wa4分别为0.1‑0.4mm和0.2‑0.8mm，线长la4和间距wa3分别为1.5‑3mm和0.1‑
0.4mm；集总电阻的阻值R1为75‑200Ω。

[0012] 所述高频极化转换层2由对应的第一高频极化转换模块21和第二高频极化转换模块22按照N×N棋盘式排列组成，第二高频极化转换模块22由第一高频极化转换模块21沿自身的几何中心顺时针旋转90°形成；第一高频极化转换模块21由M×M个高频极化转换组211组成，高频极化转换组211由3×3个高频极化转换单元2111组成，其中N≥2，M≥3，N和M为正整数。

[0013] 所述高频极化转换单元2111由沿单元对角线对称分布的工字形金属结构21111组成；高频极化转换单元2111的周期pb是低频极化转换吸收单元周期pa的三分之一，为4‑8mm，贴片21111的宽度为wb为0.1‑0.5mm，线长lb1和lb2分别为3‑5.5mm和1‑3mm。

[0014] 所述第一频率选择表面层3由对应的第一频率选择模块31按照N×N方式排列组成，第一频率选择模块31由M×M个第一频率选择组311组成，第一频率选择组311由3×3个第一频率选择单元3111组成，其中N≥2，M≥3，N和M为正整数。

[0015] 所述第一频率选择单元3111由一个方形环31111组成；第一频率选择单元3111的周期pc与高频极化转换单元2111的周期pb相同，为4‑8mm，方形环金属结构31111的宽度wc1和内侧边长lc分别为0.2‑1.5mm和3mm‑5.5mm。

[0016] 所述第二频率选择表面层4由对应的第二频率选择模块41按照N×N方式排列组成，第二频率选择模块41由M×M个第二频率选择组411组成，第二频率选择组411由3×3个第一频率选择单元4111组成，其中N≥2，M≥3，N和M为正整数。

[0017] 所述第二频率选择单元4111由一个十字形贴片41111组成，第二频率选择单元4111的周期为pc，与第一频率选择单元3111的周期相同，十字形金属结构41111的长度与周期pc相同，宽度wc2为0.5‑3.5mm。

[0018] 所述第三频率选择表面层5与第一频率选择层3结构相同。

[0019] 所述第一介质层6的材质为F4B，介电常数为2.65，损耗角正切值为0.001，厚度为t2为0.25‑1.5mm。所述第二介质层7的材质为F4B，介电常数为2.2，损耗角正切值为0.001，厚度t2为0.25‑1.5mm。第三介质层8和第四介质层9的材质和厚度相同，其材质为F4B，介电常数为2.65，损耗角正切值为0.001，厚度t1为0.5‑2mm。

[0020] 所述介质层的位置关系为：第一介质层6位于最上方，与下方的第二介质层7的距离d2为3.5‑10mm，第二介质层7位于第三介质层8上方，两者的距离d1为2‑4.5mm。第三介质层8和第四介质层9之间为第二频率选择表面层4。

[0021] 本发明与现有技术相比，具有如下优点：

[0022] 1、低频极化转换吸收单元加载的集总电阻，能够解决低频单元在高频的多谐振问题，避免影响到高频极化转换单元的正常工作，集总电阻的加载能吸收电磁能，与极化转换形成的散射共同作用，有效降低通带两侧的雷达散射截面。

[0023] 2、通过应用各自独立且单元周期不同的双层极化转换层，拓宽了通带两侧的极化转换带宽。

[0024] 3、在低频极化转换吸收单元中加入交指结构，由于交指结构在频率选择表面通带内产生强烈的谐振，使得电磁波在该频段内不发生极化转换，从而保证了频率选择表面在通带内可以高效透射，而且极化状态保持不变。

附图说明

[0025] 下面结合实施例附图对本发明作进一步说明：

[0026] 图1为本发明实施例1的整体结构三维示意图；

[0027] 图2为本发明实施例1的超表面结构三维示意图；

[0028] 图3为本发明实施例1的低频极化转换吸收层、低频极化转换吸收模块及低频极化转换吸收单元二维示意图；

[0029] 图4为本发明实施例1的高频极化转换层、高频极化转换模块、高频极化转换组及高频极化转换单元二维示意图；

[0030] 图5为本发明实施例1的第一频率选择表面层、第一频率选择模块、第一频率选择组及第一频率选择单元二维示意图；

[0031] 图6为本发明实施例1的第二频率选择表面层、第二频率选择模块、第二频率选择组及第二频率选择单元二维示意图；

[0032] 图7为本发明实施例1的第三频率选择表面层、第三频率选择模块、第三频率选择组及第三频率选择单元二维示意图；

[0033] 图8为本发明实施例的超表面结构在无限大周期阵列条件下的仿真结果图，包括S参数、极化转换率和吸收率结果图；

[0034] 图9为本发明实施例1在0°‑30°TE波入射下的RCS减缩仿真结果图；

[0035] 图10为本发明实施例2的整体结构三维示意图。

[0036] 在附图中：1、低频极化转换吸收层；11、第一低频极化转换吸收模块；12、第二低频极化转换吸收模块；111、低频极化转换吸收单元；1111、双箭头形金属结构；1112、交指结构；1113、集总电阻；2、高频极化转换层；21、第一高频极化转换模块；22、第二高频极化转换模块；211、高频极化转换组；2111、高频极化转换单元；21111、工字形金属结构；3、第一频率选择表面层；31、第一频率选择模块；311、第一频率选择组；3111、第一频率选择单元；31111、方形环金属结构；4、第二频率选择表面层；41、第二频率选择模块；411、第二频率选择组；4111、第二频率选择单元；41111、十字形金属结构；5、第三频率选择表面层；51、第三频率选择模块；511、第三频率选择组；5111、第三频率选择单元；51111、方形环；6、第一介质层；7、第二介质层；8、第三介质层；9、第四介质层；10、超表面结构单元。

[0037] 此处的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的不当限定。

具体实施方式

[0038] 实施例1

[0039] 参照图1，一种基于散射与吸收协同作用的宽频带低RCS超表面结构，其特征是，至少包括介质层和金属层构成超表面结构单元10，其中，介质层由自上而下分布的第一介质层6、第二介质层7、第三介质层8和第四介质层9构成；金属层由自上而下分布的低频极化转换吸收层1、高频极化转换层2、第一频率选择表面层3、第二频率选择表面层4和第三频率选择表面层5构成，低频极化转换吸收层1和高频极化转换层2分别位于第一介质层6和第二介质层7的下表面，第一频率选择表面层3、第二频率选择表面层4和第三频率选择表面层5被第三介质层8和第四介质层9分隔开，由超表面结构单元10经过复制旋转得到低RCS超表面结构。

[0040] 参照图2，本实施例的第一介质层6的材质为F4B，介电常数为2.65，损耗角正切值为0.001，厚度为t2为0.5mm；第二介质层7的材质为F4B，介电常数为2.2，损耗角正切值为0.001，厚度t2为0.5mm；第三介质层8和第四介质层9的材质和厚度相同，其材质为F4B，介电常数为2.65，损耗角正切值为0.001，厚度t1为1mm。第一介质层6位于最上方，与下方的第二介质层7的距离d2为4.8mm，第二介质层7位于第三介质层8上方，两者的距离d1为3.6mm。第三介质层8和第四介质层9之间为第二频率选择表面层4。

[0041] 本实施例的第一介质层6的材质为F4B，介电常数为2.65，损耗角正切值为0.001，厚度为t2为0.25mm；第二介质层7的材质为F4B，介电常数为2.2，损耗角正切值为0.001，厚度t2为0.25mm；第三介质层8和第四介质层9的材质和厚度相同，其材质为F4B，介电常数为2.65，损耗角正切值为0.001，厚度t1为1.2mm。第一介质层6位于最上方，与下方的第二介质层7的距离d2为8.75mm，第二介质层7位于第三介质层8上方，两者的距离d1为4mm。第三介质层8和第四介质层9之间为第二频率选择表面层4。

[0042] 参照图3，本实施例中低频极化转换吸收层1由对应的第一低频极化转换吸收模块11和第二低频极化转换吸收模块12按照2×2棋盘式排列组成，第二低频极化转换吸收模块
12由第一低频极化转换吸收模块11沿自身的几何中心顺时针旋转90°形成。第一低频极化转换吸收模块11由5×5个低频极化转换吸收单元111组成，所述低频极化转换吸收单元111由沿单元对角线对称分布的双箭头形金属结构1111、位于中间的交指结构1112和4个位于箭头位置的0402封装的集总电阻组成。低频极化转换吸收单元111的周期pa为16.5mm，贴片
1111的宽度wa1为0.5mm，箭头处枝节与单元边缘的距离la1为0.75mm，箭头处枝节长度la2和la3分别为3.5mm和1mm，交指结构中线宽wa2和wa4分别为0.3mm和0.45mm，线长la4和间距wa3分别为2.25mm和0.25mm。集总电阻的阻值R1为120Ω。

[0043] 参照图4，本实施例中高频极化转换层2由对应的第一高频极化转换模块21和第二高频极化转换模块22按照2×2棋盘式排列组成，第二高频极化转换模块22由第一高频极化转换模块21沿自身的几何中心顺时针旋转90°形成。第一高频极化转换模块21由5×5个高频极化转换组211组成，高频极化转换组211由3×3个高频极化转换单元2111组成。所述高频极化转换单元2111由沿单元对角线对称分布的工字形金属结构21111组成。高频极化转换单元2111的周期pb是低频极化转换吸收单元周期pa的三分之一，为5.5mm，贴片21111的宽度为wb为0.2mm，线长lb1和lb2分别为4.5mm和1.6mm。

[0044] 参照图5，本实施例中第一频率选择表面层3由对应的第一频率选择模块31按照2×2方式排列组成，第一频率选择模块31由5×5个第一频率选择组311组成，第一频率选择组311由3×3个第一频率选择单元3111组成。所述第一频率选择单元3111由一个方形环31111组成。第一频率选择单元3111的周期pc与高频极化转换单元2111的周期pb相同，为
5.5mm，方形环31111的宽度wc1和内侧边长lc分别为0.5mm和3.9mm。

[0045] 参照图6，本实施例中第二频率选择表面层4由对应的第二频率选择模块41按照2×2方式排列组成，第二频率选择模块41由5×5个第二频率选择组411组成，第二频率选择组411由3×3个第一频率选择单元4111组成。所述第二频率选择单元4111由一个十字形贴片41111组成，第二频率选择单元4111的周期为pc，与第一频率选择单元3111的周期相同，为5.5mm，十字形金属结构41111的长度与周期pc相同，宽度wc2为2.2mm。

[0046] 参照图7，本发明中第三频率选择表面层5与第一频率选择表面层3结构相同。

[0047] 本实施例中用到的参数，如表1所示。

[0048] 表1实施例1中的参数列表mm

[0049]

[0050]

[0051] 实施例2

[0052] 参照图10，一种基于散射与吸收协同作用的宽频带低RCS超表面结构，其特征是，至少包括介质层和金属层构成超表面结构单元10，其中，介质层由自上而下分布的第一介质层6、第二介质层7、第三介质层8和第四介质层9构成；金属层由自上而下分布的低频极化转换吸收层1、高频极化转换层2、第一频率选择表面层3、第二频率选择表面层4和第三频率选择表面层5构成，低频极化转换吸收层1和高频极化转换层2分别位于第一介质层6和第二介质层7的下表面，第一频率选择表面层3、第二频率选择表面层4和第三频率选择表面层5被第三介质层8和第四介质层9分隔开，由表面结构单元10经过复制旋转得到RCS超表面结构。

[0053] 本实施例的第一介质层6的材质为F4B，介电常数为2.65，损耗角正切值为0.001，厚度为t2为0.25mm；第二介质层7的材质为F4B，介电常数为2.2，损耗角正切值为0.001，厚度t2为0.25mm；第三介质层8和第四介质层9的材质和厚度相同，其材质为F4B，介电常数为2.65，损耗角正切值为0.001，厚度t1为1.2mm。第一介质层6位于最上方，与下方的第二介质层7的距离d2为8.75mm，第二介质层7位于第三介质层8上方，两者的距离d1为4mm。第三介质层8和第四介质层9之间为第二频率选择表面层4。

[0054] 本实施例中低频极化转换吸收层1由对应的第一低频极化转换吸收模块11和第二低频极化转换吸收模块12按照3×3棋盘式排列组成，第二低频极化转换吸收模块12由第一低频极化转换吸收模块11沿自身的几何中心顺时针旋转90°形成。第一低频极化转换吸收模块11由4×4个低频极化转换吸收单元111组成，所述低频极化转换吸收单元111由沿单元对角线对称分布的双箭头形金属结构1111、位于中间的交指结构1112和4个位于箭头位置的0402封装的集总电阻组成。低频极化转换吸收单元111的周期pa为18.6mm，贴片1111的宽度wa1为0.6mm，箭头处枝节与单元边缘的距离la1为0.9mm，箭头处枝节长度la2和la3分别为4.8mm和1.7mm，交指结构中线宽wa2和wa4分别为0.35mm和0.6mm，线长la4和间距wa3分别为
2.35mm和0.3mm。集总电阻的阻值R1为100Ω。

[0055] 本实施例中高频极化转换层2由对应的第一高频极化转换模块21和第二高频极化转换模块22按照3×3棋盘式排列组成，第二高频极化转换模块22由第一高频极化转换模块21沿自身的几何中心顺时针旋转90°形成。第一高频极化转换模块21由4×4个高频极化转换组211组成，高频极化转换组211由3×3个高频极化转换单元2111组成。所述高频极化转换单元2111由沿单元对角线对称分布的工字形金属结构21111组成。高频极化转换单元
2111的周期pb是低频极化转换吸收单元周期pa的三分之一，为6.2mm，贴片21111的宽度为wb为0.3mm，线长lb1和lb2分别为4.8mm和2mm。

[0056] 本实施例中第一频率选择表面层3由对应的第一频率选择模块31按照3×3方式排列组成，第一频率选择模块31由4×4个第一频率选择组311组成，第一频率选择组311由3×3个第一频率选择单元3111组成。所述第一频率选择单元3111由一个方形环31111组成。第一频率选择单元3111的周期pc与高频极化转换单元2111的周期pb相同，为5.5mm，方形环
31111的宽度wc1和内侧边长lc分别为0.6mm和4.2mm。

[0057] 本实施例中第二频率选择表面层4由对应的第二频率选择模块41按照3×3方式排列组成，第二频率选择模块41由4×4个第二频率选择组411组成，第二频率选择组411由3×3个第一频率选择单元4111组成。所述第二频率选择单元4111由一个十字形贴片41111组成，第二频率选择单元4111的周期为pc，与第一频率选择单元3111的周期相同，为5.5mm，十字形金属结构41111的长度与周期pc相同，宽度wc2为2.4mm。

[0058] 本发明中第三频率选择表面层5与第一频率选择表面层3结构相同。

[0059] 本实施例中用到的参数，如表2所示。

[0060] 表2实施例2中的参数列表mm

[0061] d1 d2 t1 t2 pa la1 la24 8.75 1.2 0.25 18.6 0.9 3.5
la3 la4 wa1 wa2 wa3 wa4 pb
1.7 2.35 0.6 0.35 0.3 0.6 6.
lb1 lb2 wb pc lc wc1 wc2
4.8 2 0.3 6.2 4.2 0.6 2.4

[0062] 本实施例的工作原理如下：

[0063] 本实施例是一种基于散射与吸收协同作用的宽频带低RCS超表面结构，通过联合使用加载集总电阻与交指结构且独立的双层极化转换表面和二阶带通频率选择表面，构建了具有极化转换+吸收‑透波‑极化转换+吸收特性的宽频带低RCS超表面。

[0064] 在低频极化转换吸收单元中加入交指结构，由于交指结构在频率选择表面通带内产生强烈的谐振，使得电磁波在该频段内不发生极化转换，从而保证了频率选择表面在通带内可以高效透射，而且极化状态保持不变。低频极化转换吸收单元加载的集总电阻，能够解决低频单元在高频的多谐振问题，避免影响到高频极化转换单元的正常工作，集总电阻的加载能吸收电磁能，与极化转换形成的散射共同作用，有效降低通带两侧的雷达散射截面。高频极化转换单元设计成工字形且与低频极化转换吸收单元正交放置，避免了低频极化转换吸收单元和高频极化转换单元之间产生法诺谐振。

[0065] 通过上述方式，使用周期不同且独立的双层极化转换单元，拓宽了频率选择表面通带外两侧RCS减缩的带宽，从而构建了一种具有透波窗口的宽频带低RCS超表面。

[0066] 以下结合仿真实验，对本发明的技术效果作进一步说明：

[0067] 1、仿真软件：商业仿真软件CST2020。

[0068] 2、仿真内容与结果：

[0069] 仿真1，将实施例1中的超表面结构在无限大周期阵列条件下进行仿真，仿真得到了其在2‑26GHz范围内的共极化反射系数、共极化透射系数、交叉极化反射系数、交叉极化透射系数、极化转换率以及吸收率。结果如图8所示。

[0070] 从图8可见，共极化反射系数在3.15‑25.05GHz范围内小于‑10dB，极化转换率在3.2‑6.9GHz和10.97‑24.95GHz范围内大于0.9，共极化透射系数在8.46‑10.02GHz范围内大于‑1dB。在3.2‑6.9GHz和10.97‑24.95GHz范围内的吸收率基本在0.1‑0.4之间，通带内的吸收率很小，接近于0。极化转换率与吸收率曲线说明两者共同在通带两侧作用，从而降低RCS。

[0071] 仿真2，对实施例1的整体结构在2‑26GHz范围内进行RCS仿真，仿真TE波在0°、10°、20°和30°入射下的RCS，并与等大金属板的RCS进行差值计算，得到随频率变化的RCS减缩量。结果如图9所示。

[0072] 从图9可见，实施例1在不同角度TE波入射下结果：在0°TE波入射下，10dB以上的RCS减缩带宽为3.4‑24.6GHz，在20°TE波下入射下，除了4.9‑6GHz外，其余频段能够保持10dB以上的RCS减缩，在30°TE波入射下依然有较好的RCS减缩效果。

[0073] 本实施例没有详细叙述的部件和结构属本行业的公知部件和常用结构或常用手段，这里不一一叙述。