[發(fā)明專利]一種角度穩(wěn)定性高的密集排布型十字環(huán)帶通頻率選擇表面

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210137034.6
• 申請(qǐng)日: 2012-05-04
• 公開（公告）號(hào): CN102637932A
• 公開（公告）日: 2012-08-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 梁鳳超;焦健;高勁松;王巖松;陳新
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所
• 主分類號(hào): H01P1/203
• 分類號(hào): H01P1/203;H01P7/08
• 代理公司: 長(zhǎng)春菁華專利商標(biāo)代理事務(wù)所 22210
• 代理人: 張偉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于微波技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種角度穩(wěn)定性高的密集排布型十字環(huán)帶通頻率選擇表面。

背景技術(shù)

頻率選擇表面（Frequency?selective?surface,FSS）是由特定形狀單元圖形構(gòu)成的一種二維周期陣列結(jié)構(gòu)，具有調(diào)整與控制電磁波傳輸?shù)奶厥饽芰Γ淳哂袑?duì)電磁波選擇性透過(guò)或反射的空間濾波特性，可分為帶通型和帶阻型頻率選擇表面。使用頻率選擇表面技術(shù)制造的雷達(dá)天線罩，能夠有效地縮減雷達(dá)反射截面，實(shí)現(xiàn)雷達(dá)罩的隱身。雷達(dá)罩為滿足空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)的流線型結(jié)構(gòu)使應(yīng)用其上的頻率選擇表面入射角度大并且角度變化范圍大，而通常頻率選擇表面對(duì)入射電磁波角度變化敏感，以大角度入射尤為敏感，這極大影響了頻率選擇表面在雷達(dá)罩隱身工程中的應(yīng)用。如何實(shí)現(xiàn)頻率選擇表面大角度入射中心頻點(diǎn)和通帶穩(wěn)定性、確保通帶透過(guò)率高是急需解決的問(wèn)題。相應(yīng)的技術(shù)要求：1、要求具有帶通濾波特性，中心頻點(diǎn)位于Ku波段內(nèi)（12.5～18GHz）。2、要求大角度入射（0°～60°）時(shí)通帶穩(wěn)定。3、中心頻點(diǎn)穩(wěn)定性好，隨入射角變化中心頻點(diǎn)幾乎不發(fā)生漂移。4、傳輸特性良好，即通帶透過(guò)率較高。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種角度穩(wěn)定性高的密集排布型十字環(huán)帶通頻率選擇表面，該頻率選擇表面實(shí)現(xiàn)了適應(yīng)大角度入射、中心頻點(diǎn)穩(wěn)定、通帶穩(wěn)定且通帶透過(guò)率較高的特性，解決了工程應(yīng)用中大角度入射時(shí)中心頻點(diǎn)漂移以及通帶透過(guò)率較低的問(wèn)題。

本發(fā)明解決技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案如下：

一種角度穩(wěn)定性高的密集排布型十字環(huán)帶通頻率選擇表面，該表面以十字環(huán)為諧振單元，一個(gè)局部周期單元內(nèi)存在兩個(gè)等效十字環(huán)，每個(gè)局部周期單元的中心點(diǎn)處有一個(gè)完整十字環(huán)，各個(gè)頂點(diǎn)處有四分之一的十字環(huán)；局部周期單元按正方形柵格周期排列，局部周期單元中心之間距離為電磁波諧振波長(zhǎng)的0.34至0.36倍。

工作原理：十字環(huán)諧振單元正交對(duì)稱性特點(diǎn)使得由十字環(huán)組成的頻率選擇表面隨入射角變化具有通帶穩(wěn)定的傳輸特性。加大十字環(huán)密集程度，增加十字環(huán)間的對(duì)稱性，會(huì)提高其等效電容，增強(qiáng)通帶穩(wěn)定效果。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明結(jié)構(gòu)參數(shù)少，設(shè)計(jì)優(yōu)化時(shí)間短。適應(yīng)大角度入射（入射角可在0°～60°范圍內(nèi)變化）中心頻點(diǎn)隨入射角度變化幾乎不發(fā)生漂移的特性，盡管隨著入射角度的增大通帶透過(guò)率略有降低，但其通帶透過(guò)率依然較高，滿足工程應(yīng)用要求。

附圖說(shuō)明

圖1本發(fā)明一種角度穩(wěn)定性高的密集排布型十字環(huán)帶通頻率選擇表面俯視結(jié)構(gòu)圖。

圖2本發(fā)明一種角度穩(wěn)定性高的密集排布型十字環(huán)帶通頻率選擇表面局部周期單元結(jié)構(gòu)圖。

圖3本發(fā)明一種角度穩(wěn)定性高的密集排布型十字環(huán)帶通頻率選擇表面TE極化波以0°、40°和60°照射時(shí)的頻率響應(yīng)特性仿真結(jié)果。

圖4本發(fā)明一種角度穩(wěn)定性高的密集排布型十字環(huán)帶通頻率選擇表面TE極化波以0°、40°和60°照射時(shí)的頻率響應(yīng)特性測(cè)試結(jié)果。

圖5本發(fā)明一種角度穩(wěn)定性高的密集排布型十字環(huán)帶通頻率選擇表面TE極化波以40°照射時(shí)的頻率響應(yīng)特性仿真和測(cè)試結(jié)果。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

一種角度穩(wěn)定性高的密集排布型十字環(huán)帶通頻率選擇表面，它的基本諧振單元為十字環(huán)1，如圖1所示，十字環(huán)1以等腰直角三角形周期排布構(gòu)成此密集排布型頻率選擇表面，在整個(gè)頻率選擇表面上具有高度對(duì)稱性的局部周期單元，局部周期單元按正方形柵格周期排列。如圖2所示，每個(gè)局部周期單元的中心點(diǎn)處有一個(gè)完整十字環(huán)1，各個(gè)頂點(diǎn)處有四分之一十字環(huán)2屬于該局部周期單元，即在一個(gè)局部周期單元內(nèi)存在兩個(gè)等效十字環(huán)1，實(shí)現(xiàn)密集排布。設(shè)計(jì)合適的十字環(huán)1尺寸以及局部周期單元的周期大小，包括十字環(huán)1外環(huán)長(zhǎng)度A、外環(huán)寬度B及周期D_x。通帶中心頻點(diǎn)f₀確定電磁波的諧振波長(zhǎng)λ₀，由于B對(duì)帶寬影響顯著，而A對(duì)中心頻點(diǎn)影響顯著，故在初始設(shè)計(jì)時(shí)可依據(jù)4A≈λ₀來(lái)確定外環(huán)長(zhǎng)度A的初始值，同時(shí)盡量確保周期D_x較小。