[發明專利]小型化帶阻型頻率選擇表面

有效

• 申請號: 201410326793.6
• 申請日: 2014-07-09
• 公開（公告）號: CN104064840A
• 公開（公告）日: 2014-09-24
• 發明（設計）人: 唐萬春;施永榮;莊偉;王橙;劉升;沈來偉;黃承;朱建平
• 申請（專利權）人: 南京師范大學
• 主分類號: H01P1/20
• 分類號: H01P1/20;H01P1/203
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 李媛媛

技術領域

本發明屬于電磁場與微波技術領域。具體涉及一種單元尺寸小型化的帶阻型頻率選擇表面。

背景技術

頻率選擇表面（Frequency Selective Surface，FSS）是一種由諧振單元周期排列組成的二維周期結構。頻率選擇表面已經在空間濾波器、雷達天線罩、天線反射器、吸波材料等軍事和民用領域得到十分廣泛的研究和應用。然而，頻率選擇表面在上述領域內應用時面臨一個突出的問題，即在有限區域內使用頻率選擇表面時，如果頻率選擇表面的單元尺寸比較大時，有限區域內的單元個數就會比較少，會影響頻率選擇表面的相關性能，例如：頻率選擇表面對入射波入射角的低敏感性會惡化。因此，頻率選擇表面單元尺寸的小型化是近年來的一個研究熱點。

傳統頻率選擇表面的諧振單元尺寸可以比擬半個工作波長，需要進一步小型化。針對于此，目前大多數頻率選擇表面的小型化技術主要是使用曲折單元內金屬線、縫隙或者使用外加的集總電容電感元件實現的；前者頻率選擇表面單元結構的設計十分復雜，后者集總元件電參數會受環境溫度、濕度甚至強電磁場的影響；除此以外，還有一類所謂的三維頻率選擇表面被提出，這類三維頻率選擇表面大多基于多層介質基板制作，制作難度較大，成本較高；因此，需要進一步設計新型的頻率選擇表面小型化單元結構。

發明內容

本發明的目的在于提供一種小型化帶阻型頻率選擇表面，實現小型化的同時保證了對不同極化的電磁波頻率響應穩定，對電磁波的入射角具有低敏感性的特點。

本發明采用的技術方案如下：

小型化帶阻型頻率選擇表面，由若干個相同單元結構在介質基板水平二維方向上周期排列構成，單元結構包括位于介質基板上表面的一對開口金屬環、位于介質基板下表面的一對開口金屬環以及金屬通孔；構成一對的兩個金屬環的開口方向相對，上下表面的兩對開口金屬環在電磁波入射方向上相互垂直交錯，單元中心對稱分布的四個金屬通孔分別將四個金屬環的開口端對應上下連接。

開口金屬環的形狀為規則或者不規則形狀。

進一步地，所述開口金屬環的形狀為矩形或者C形。

本發明所提供的小型化帶阻型頻率選擇表面和現有小型化頻率選擇表面相比，有益效果在于：可以在一層介質基板上制作，工藝簡單，單元結構設計容易，成本低廉。利用金屬化通孔連接介質基板上下表面的開口金屬環可以使得該頻率選擇表面的周期單元具有較大的電感，單元中心對稱分布的四個金屬化通孔則提供了較大的電容，電感電容諧振使得本發明提供的頻率選擇表面具有帶阻特性；另外，較大的電感、電容使得單元尺寸得到了縮小，使得本發明提供的小型化帶阻型頻率選擇表面對電磁波的入射角具有低敏感性，同時介質基板上表面的一對開口金屬環和下表面的一對開口金屬環從電磁波入射方向看相互垂直，使得本發明提供的小型化帶阻型頻率選擇表面對電磁波的極化具有低敏感性。

附圖說明

圖1 為根據本發明提出的小型化帶阻型頻率選擇表面一個單元的三維示意圖(a)和一個單元的設計參數標注圖(b)。

圖2 為根據本發明提出的小型化帶阻型頻率選擇表面的三維示意圖。

圖3 為本發明所提出的小型化帶阻型頻率選擇表面的仿真結果圖。

其中，附圖標記說明如下：1-介質基板上表面的一對矩形開口金屬環；2-介質基板下表面的一對矩形開口金屬環；3-連接介質基板上下表面矩形金屬環開口端的金屬通孔；4-普通介質基板。

具體實施方式

下面結合附圖，對本發明提供的一種小型化帶阻型頻率選擇表面實施例進行具體說明：

本發明設計的一種小型化帶阻型頻率選擇表面的一個單元如圖1（a）所示，包括介質基板上表面的一對矩形開口金屬環1，介質基板下表面的一對矩形開口金屬環2，四個連接介質基板上下表面矩形金屬環開口端的金屬通孔3。矩形金屬環的開口方向是相對的，且下表面的一對矩形開口金屬環是由上表面的一對矩形開口金屬環整體旋轉九十度所得，上下表面四個矩形開口金屬環的金屬細線末端分別通過位于單元中心對稱分布的四個金屬化通孔對應連接在一起。