[實用新型]一種小型化低剖面超寬通帶頻率選擇表面

有效

• 申請號: 201720356819.0
• 申請日: 2017-04-07
• 公開（公告）號: CN206789705U
• 公開（公告）日: 2017-12-22
• 發明（設計）人: 華博宇;何小祥;楊陽
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H01Q15/00
• 分類號: H01Q15/00
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所32237
• 代理人: 賀翔

技術領域

本實用新型屬于電磁場與微波技術領域，具體指代一種小型化低剖面超寬通帶頻率選擇表面。

背景技術

現代戰爭進入到了信息化時代，雷達探測到的目標信息決定了目標的命運。飛行器上的雷達天線系統是重要的散射源，在某些頻率和視角范圍內具有很高的雷達散射截面(RCS)，減小天線系統的RCS是飛行器實現隱身的重要課題。傳統飛行器介質天線罩在全頻段“透明”，無隱身效果，因此透波/隱身多功能一體化天線罩的設計顯得極為重要，例如如何減小飛行器頭部的雷達天線的后向散射已經成為影響飛行器隱身性能的關鍵因素之一。普通的介質天線罩不能減小RCS，吸波材料的應用雖然能夠減小后向散射，但同時會影響到飛行器的正常通信。而在介質天線罩中應用上頻選結構，即頻率選擇表面技術(Frequency Selective Surface，FSS)則可以克服以上缺陷，由于FSS具有空間濾波特性，能夠有效地控制電磁波的反射和透射性能。

頻選結構是由大量周期性排列、具有特定形狀的金屬貼片單元或金屬平面間縫隙所組成的二維結構，當入射電磁波頻率在單元的諧振頻率上時，FSS呈現出全反射(貼片型)或全透射(孔徑型)，其他頻率的電磁波可透過FSS(貼片型)或被全反射(孔徑型)，因此FSS本質上是一種特殊的空間濾波器，可有效的控制電磁波的傳輸特性。將FSS技術應用于天線罩上，就可以使天線罩獲得頻率選擇的功能，進行頻率選擇性透波。在設計頻段內天線罩保持正常的透波；而設計頻段外，天線罩相當于一個金屬罩，將電磁波屏蔽。其作用在于使飛行器天線艙在設計頻段內、外表現出不同的RCS特性。

期刊《電訊技術》2012，52(3):371-374，李育青，裴志斌，屈紹波等人提出的“具有寬頻特性帶通頻率選擇表面的設計”；期刊論文中的仿真表明，該頻選的3個極點分別為6.44GHz、8.80GHz和10.97GHz。3個極點耦合形成一個中心插損很小的平頂寬通帶，中心插損最大僅為0.45dB，3dB工作帶寬此時為5.40—11.47GHz，絕對帶寬為6.07GHz，相對帶寬達到72％。而在通帶外，S2l能迅速地下降到-20dB以下并一直保持，頻選結構具有良好的邊帶選擇和帶外抑制特性。但該技術方案客觀存在一個問題，由于使用了多層級聯結構，頻選的厚度較大，剖面較高。作為一種微波無源材料，結構的厚度直接決定了其適用性。頻率選擇表面主要應用在飛行器的高RCS部件附近，以蒙皮或外部罩子的形式使用，故厚度大的頻選結構將對蒙皮和罩子的設計提出相當大的難度，往往不能實際應用。

期刊文獻：Liang B Y,Xue Z H,Li W M,et al.Ultra-wideband frequency selective surface at K and Ka band[C].IEEE International Conference on Microwave Technology&Computational Electromagnetics.IEEE,2013:55-57，其目的為設計一種新型超寬通帶的頻率選擇表面結構，為超寬帶電磁場合的濾波透波需求提供結構方案。單元尺寸2.898mm*4.733mm，結構單層厚度2mm，介質板間膠層厚度約0.05mm，總體厚度約6.1mm。-3dB帶寬從17.83GHz到45.66GHz，相對帶寬達到88％，屬于超寬通帶頻選。但該技術方案仍舊存在剖面高厚度大的問題，雖然層數只有三層，但總厚度依舊達到了6.1mm，應用范圍大大受到影響。

發明內容

針對于上述現有技術的不足，本實用新型的目的在于提供一種小型化低剖面超寬通帶頻率選擇表面，以解決上述現有技術中存在的缺陷。本實用新型保證了頻選結構具有超寬通帶特性的同時，極大地減小了頻選的整體厚度；可以自由地和絕大部分厚度的蒙皮、外殼、保護罩等結構進行結合，從而發揮其獨特的電性能。

為達到上述目的，本實用新型的一種小型化低剖面超寬通帶頻率選擇表面，其由三層構成，分別為：第一金屬貼片層、中間層及第二金屬貼片層，三者依序壓合在一起，該第一金屬貼片層的單元為長寬相同的矩形，矩形的四角上分別設置開口向外的四分之一方環，單元中心為一個完整的矩形環，在平面周期延拓后，呈現交錯排列的方環陣列；該第二金屬貼片層，其單元為大小與上述第一金屬貼片層相同的矩形，中心為十字型金屬線，在單元的各邊中點位置均有矩形金屬貼片與十字型金屬線相連接，在平面周期延拓后，呈現十字型金屬線和矩形金屬貼片交替出現的類網格狀陣列。

優選地，所述的中間層采用高頻微波電路板。

本實用新型的有益效果：