[實用新型]單邊陡降濾波特性頻率選擇表面

無效

• 申請號: 200620126097.1
• 申請日: 2006-10-17
• 公開（公告）號: CN200965909Y
• 公開（公告）日: 2007-10-24
• 發明（設計）人: 洪偉;羅國清;蒯振起
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H01P1/207
• 分類號: H01P1/207;H01P1/20
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司
• 代理人: 葉連生

技術領域

本實用新型是一種基于基片集成波導腔體級聯的具有單邊陡降濾波特性的超薄頻率選擇表面，可以作為頻段多工器應用于衛星、雷達等通信系統的多頻天線，屬于微波技術領域。

背景技術

頻率選擇表面(FSS)在工程應用中十分廣泛。FSS對電磁波的透射和反射具有良好的選擇性，對于其通帶內的電磁波呈現全通特性，而對其阻帶內的電磁波則呈全反射特性，具有空間濾波功能。在微波領域中，FSS可用于通訊衛星系統的頻段多工器，利用多饋源配置來擴大通訊容量。另一個主要用途是制作天線罩，用于航空航天中雷達天線的屏蔽與隱身。還可以作為單片集成插入物來制作高性能的波導濾波器。FSS的主要性能是頻率選擇特性，對于激勵源的入射方向及極化的敏感程度以及帶寬的穩定性。傳統的由周期性貼片或縫隙陣列形成的FSS選擇性較差。為了改善FSS的頻率選擇特性，目前國際上最通用的方法就是將多屏FSS級聯來獲得更好的選擇特性，但多為切比雪夫響應特性，選擇特性不夠高。同時級聯的多層FSS之間充填有作為阻抗變換器使用的介質層，介質層厚度約為工作頻段中心頻率對應波長的四分之一，這使得整個FSS結構厚度非常大，這些都限制了它在很多實際應用場合下的使用。

發明內容

技術問題：本實用新型的目的是提供一種基于基片集成波導腔體級聯形成具有超薄單邊陡降濾波特性的頻率選擇表面，這種頻率選擇表面在工作頻段性能穩定性好，厚度大大減小，易于加工，結構簡單，成本低。該頻率選擇表面與現有多層級聯的頻率選擇表面相比性能穩定性好，體積大大減小。

技術方案：本實用新型的單邊陡降濾波特性頻率選擇表面用兩層微波板材層壓制造而成，基片包括上下表面的金屬面和中間層金屬面，在該三層金屬面之間填充有上下兩層介質層；同時在上下表面的金屬面上開尺寸相同的大方環型縫隙槽，在中間金屬面上刻中心位置與上下表面方環型縫隙槽重合的另一尺寸的小方環型縫隙槽；最后在層壓好的基片上面圍繞每個周期性大方環型縫隙槽單元以均勻的間隔設有一系列金屬化通孔，形成等效于傳統金屬腔體的基片集成波導腔體。

該選擇表面用于將平面波耦合到腔體而在上下金屬表面蝕刻的大方環型縫隙槽是關于長寬兩個方向完全對稱的“□”形縫隙；與用于將一個腔體中的電磁波耦合到另一個腔體而在中間層金屬面蝕刻的小方環型縫隙槽是關于長寬兩個方向完全對稱的“□”形縫隙。

該選擇表面在Ka頻段中心頻率為30GHz時上下金屬表面的大方環型縫隙槽邊長為2.52毫米，寬度為0.21毫米，中間層金屬面的小方環型縫隙槽邊長為1.35毫米，寬度為0.13毫米；使用介質基片為介電常數為2.2的Rogers5880材料，其厚度為0.254毫米。

金屬化通孔的直徑為0.4毫米，金屬化通孔陣列間兩個相鄰金屬化通孔的孔心距為0.6毫米，金屬化通孔直徑與孔心距的比值大于0.5。

這種頻率選擇表面結合了傳統周期性結構和普通腔體結構的傳輸特性和場分布。工作時表面的周期性縫隙將一定頻率范圍內的平面波耦合到腔體里面，再將腔體中雙模式諧振的能量通過中間的耦合縫隙將電磁波耦合到下一個腔體，這種腔體的多次濾波作用將一更窄頻率范圍的波通過另一側的縫隙耦合出去，從而?完成對空間平面波的高選擇性傳輸。

工作原理為：平面波入射到頻率選擇表面后，周期性的方環型縫隙將工作頻段的平面波耦合到腔體里面，再經過腔體中兩個不同模式的耦合和腔體間的耦合，通過另一側表面上縫隙將電磁波耦合到空間。空間平面波經過上下表面縫隙以及中間兩個腔體的選擇性傳輸，最終實現了具有單邊陡降濾波特性濾波效果。

有益效果：基于基片集成波導技術形成的單邊陡降濾波特性的超薄新型頻率選擇表面具有以下優點：

a這種新型頻率選擇表面與以往多屏級聯頻率選擇表面相比單邊帶的選擇特性極大提高，體積大大減小，厚度僅為傳統的多屏平面級聯方式形成的頻率選擇表面的六分之一。

b這種新型頻率選擇表面性能穩定，在工作頻段的插入損耗小，選擇性高。而且它的高選擇性和帶寬穩定性不隨入射波的入射角度以及極化狀態的變化而變化。

c這種新型頻率選擇表面結構簡單，全部結構在普通上下表面覆有金屬的介質基片上就可以實現。在設計過程中只需要調節方環型縫隙的形狀和尺寸，以及金屬通孔的周期性尺寸就可以得到所需要的性能。結構參數少，大大節省設計優化的時間。

d這種新型頻率選擇表面制造簡單方便，用普通的層壓PCB工藝就可以實現，造價低廉。

附圖說明