[發(fā)明專利]一種基于微帶矩形雙環(huán)縫諧振器的頻率選擇性表面結(jié)構(gòu)

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110001102.1
• 申請(qǐng)日: 2011-01-05
• 公開（公告）號(hào): CN102074777A
• 公開（公告）日: 2011-05-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 廖斌;李松坡
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華東師范大學(xué)
• 主分類號(hào): H01P1/203
• 分類號(hào): H01P1/203
• 代理公司: 上海麥其知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31257
• 代理人: 董紅曼

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及頻率選擇性表面的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于微帶矩形雙環(huán)縫諧振器的頻率選擇性表面結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

頻率選擇性表面（Frequency?selective?surfaces，簡(jiǎn)稱FSS）是一種由位于介質(zhì)層上或者夾在介質(zhì)層中間的周期性的導(dǎo)電貼片單元或者孔徑單元構(gòu)成的單層或多層的準(zhǔn)平面結(jié)構(gòu)，它對(duì)電磁波具有一定的頻率選擇特性，其本質(zhì)特征是能夠?qū)Σ煌l率、不同入射角和不同激化狀態(tài)的電磁波呈現(xiàn)濾波特性。而超材料(Metamaterial)是近年來材料科學(xué)和物理學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一，超材料具有負(fù)群速度、負(fù)折射率、理想成像、逆多普勒頻移、反常切連科夫輻射等奇異的物理性質(zhì)，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于微波電路、天線設(shè)計(jì)等領(lǐng)域。將超材料的特殊物理性質(zhì)應(yīng)用于頻率選擇性表面，可使頻率選擇性表面具有尺寸小、波形良好、通帶內(nèi)波形更平坦、可處理不同方向極化波以及在更寬入射角范圍內(nèi)具有良好的頻率響應(yīng)等特點(diǎn)，在雷達(dá)天線罩、飛行器隱身罩以及自動(dòng)駕駛汽車、機(jī)器人導(dǎo)航系統(tǒng)、射頻識(shí)別標(biāo)簽、電磁干擾防護(hù)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。

頻率選擇性表面結(jié)構(gòu)由單層或多層的周期性金屬單元結(jié)構(gòu)組成。單元結(jié)構(gòu)是決定頻率選擇表面特性的關(guān)鍵。不同單元結(jié)構(gòu)組成的頻率選擇表面具有不同的特性。微帶矩形雙環(huán)縫諧振器(Double?Split-Ring?Resonator，簡(jiǎn)稱DSRR)是目前常用的一種超材料結(jié)構(gòu)。單個(gè)或兩個(gè)微帶矩形雙環(huán)縫諧振器可組成頻率選擇表面的單元結(jié)構(gòu)，現(xiàn)有技術(shù)一般采用內(nèi)外環(huán)縫相對(duì)或相背，但這種結(jié)構(gòu)對(duì)入射電磁波的極化方向有嚴(yán)格的要求，無法使頻率選擇表面對(duì)各個(gè)方向的電磁波具有相同的響應(yīng)。

根據(jù)射頻或微波電路理論，采用微帶矩形雙環(huán)縫諧振器復(fù)合對(duì)稱排列的結(jié)構(gòu)可滿足頻率選擇表面的電磁波全向響應(yīng)。微帶雙環(huán)縫諧振器可等效為分布參數(shù)電路，即電容和電感的串并聯(lián)電路。通過改變外環(huán)邊長(zhǎng)、環(huán)縫寬度、內(nèi)外環(huán)間距、金屬環(huán)線寬以及雙環(huán)縫諧振器之間的中心間距和環(huán)縫的方向，就可改變環(huán)縫電容、耦合電感和耦合電容，從而改變頻率選擇表面的諧振頻率，實(shí)現(xiàn)頻率選擇和電磁波全向響應(yīng)的目標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種基于微帶矩形雙環(huán)縫諧振器的頻率選擇性表面結(jié)構(gòu)，包括微帶矩形雙環(huán)縫諧振器、介質(zhì)基片；其中，所述每個(gè)微帶矩形雙環(huán)縫諧振器包括內(nèi)環(huán)和外環(huán)，所述內(nèi)環(huán)和外環(huán)上分別設(shè)置有內(nèi)環(huán)縫與外環(huán)縫，所述內(nèi)環(huán)縫與所述外環(huán)縫相背設(shè)置；其中，環(huán)縫朝向不同的四個(gè)微帶矩形雙環(huán)縫諧振器構(gòu)成一個(gè)微帶陣列單元，呈周期性微帶陣列地設(shè)置在所述介質(zhì)基片上，實(shí)現(xiàn)電磁波全向響應(yīng)。

其中，微帶矩形雙環(huán)縫諧振器為平面電子元件，為正方形，包括內(nèi)環(huán)和外環(huán)，內(nèi)環(huán)和外環(huán)的其中一條邊的中間有環(huán)縫。

其中，所述內(nèi)環(huán)縫與所述外環(huán)縫的縫寬相等，縫寬為0.4?mm～2.0mm。其中，內(nèi)環(huán)和外環(huán)的線寬相等，為0.25mm～1.2mm；所述外環(huán)邊長(zhǎng)為2.5mm～12mm；所述內(nèi)環(huán)邊長(zhǎng)為1.5mm～7.2mm；所述內(nèi)環(huán)與外環(huán)的間距為0.2mm～1.2mm。其中，所述相鄰兩個(gè)微帶矩形雙環(huán)縫諧振器的中心間距為4mm～22mm。

其中，所述內(nèi)環(huán)和外環(huán)的線寬、外環(huán)邊長(zhǎng)、縫寬、間距、線寬以及中心間距與所述微帶矩形雙環(huán)縫諧振器的諧振頻率成反比。即本發(fā)明中，當(dāng)內(nèi)環(huán)和外環(huán)的線寬、外環(huán)邊長(zhǎng)、縫寬、間距、線寬以及中心間距增大或減小n倍，微帶矩形雙環(huán)縫諧振器的諧振頻率減小或增大n倍。

其中，所述微帶矩形雙環(huán)縫諧振器的諧振頻率為3GHz~16GHz。工作時(shí)各個(gè)方向的電磁波入射到該頻率選擇性表面。

其中，所述微帶矩形雙環(huán)縫諧振器的金屬導(dǎo)帶沉積于介質(zhì)基片的上表面或下表面。

其中，所述介質(zhì)基片的材料是藍(lán)寶石、紅寶石、高阻硅、多孔硅、高頻陶瓷或塑料；介質(zhì)基片的材料是耐腐蝕的高介電常數(shù)、低損耗介質(zhì)。所述微帶矩形雙環(huán)縫諧振器的材料是金或銅，是高導(dǎo)電率的金屬材料。

其中，所述微帶矩形雙環(huán)縫諧振器設(shè)置在介質(zhì)基片的一側(cè)、兩側(cè)、或夾在介質(zhì)基片的中間。

本發(fā)明中，四個(gè)環(huán)縫朝向不同的微帶矩形雙環(huán)縫諧振器構(gòu)成一個(gè)微帶陣列單元，微帶矩形雙環(huán)縫諧振器呈周期性微帶陣列地設(shè)置在介質(zhì)基片上，位于介質(zhì)基片的一側(cè)、兩側(cè)或夾在介質(zhì)層中間。