[發明專利]傳輸線型寬帶有源頻率選擇表面

有效

• 申請號: 201811217885.5
• 申請日: 2018-10-18
• 公開（公告）號: CN109273860B
• 公開（公告）日: 2020-11-13
• 發明（設計）人: 傅佳輝;張志一;梁智銘;趙宇霖;陳晚;呂博;王哲飛
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: H01Q15/00
• 分類號: H01Q15/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 畢雅鳳

傳輸線型寬帶有源頻率選擇表面，涉及有源頻率選擇表面領域，為了解決現有AFSS的損耗大，電磁波的透射率過低，透射狀態下帶寬較窄，極化和斜入射穩定性差，現有耦合型AFSS結構復雜、誤差較大的問題。中間層為1層金屬層，由中間向兩端依次對稱式分布空氣層、介質層和金屬層；頂層金屬層的金屬單元包括4個等腰梯形金屬片；4個等腰梯形金屬片豎直或水平分布，關于中心旋轉對稱且上底靠近中心；中間層金屬層的金屬單元包括4個矩形金屬板，4個矩形金屬板圍合成中心為正方形槽、四角為缺口槽的結構；底層金屬層的金屬單元與頂層金屬層的金屬單元的結構相同。本發明的帶寬較寬、透射率高、損耗低，對極化方式以及斜入射角度不敏感性。

技術領域

本發明涉及有源頻率選擇表面領域。

背景技術

現有的FSS研究多集中于傳統無源的FSS，并在寬帶化、小型化等方面取得了諸多進展，但由于其不可調諧性，一旦設計并加工完，則傳輸特性就無法再進行改變，具有一定的局限性。例如，基于現有無源FSS的雷達罩，雖然可以實現己方工作頻段外的隱身，但為了保證內部天線的正常輻射，FSS在內部天線的工作頻段上必須呈透射特性，當敵方探測雷達的工作頻段與己方頻段有所重疊時，就會失去隱身功能。

針對FSS性能固定無法調諧的缺點，有源頻率選擇表面(AFSS)提供了解決方案，AFSS是在傳統無源FSS的基礎上加載可控的部分，如電控元件、光控元件和溫控元件等，通過外部激勵的改變來有效控制AFSS的傳輸特性，即可彌補傳統FSS的缺陷性，在諸多復雜應用場景中，尤其是多模復合制導武器中具有重大的戰略意義。

然而現有AFSS的損耗太大，電磁波的透射率過低；透射狀態下S₂₁＞-1dB的帶寬較窄，無法滿足當前的寬帶應用需求，極化和斜入射穩定性也并不令人滿意；現有耦合型頻率選擇表面，利用等效電路理論，提取相關參數時，結構復雜，誤差較大，因而優化周期長，成本增加。

本發明主要針對AFSS中“屏蔽”與“透射”狀態可切換的“開關型AFSS”這一特定功能的AFSS進行研究和設計，其性能指標主要著重于其寬帶特性，高透射率低損耗，極化不敏感性以及斜入射角度不敏感性。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有AFSS的損耗大，電磁波的透射率過低，透射狀態下帶寬較窄，極化和斜入射穩定性差，現有耦合型AFSS結構復雜、誤差較大，因而優化周期長的問題，從而提供傳輸線型寬帶有源頻率選擇表面。

本發明所述的傳輸線型寬帶有源頻率選擇表面，包括3層金屬層、2層介質層、2層空氣層和多根金屬柱2；

中間層為1層金屬層，由中間向兩端依次對稱式分布空氣層、介質層和金屬層；

每層金屬層均包括多個陣列式排布的正方形金屬單元；

頂層金屬層的金屬單元包括4個等腰梯形金屬片1；4個等腰梯形金屬片1豎直或水平分布，4個等腰梯形金屬片1關于金屬單元的中心旋轉對稱且上底靠近中心，相鄰的2個等腰梯形金屬片1的底之間留有空隙；豎直方向相鄰的2個等腰梯形金屬片1的底之間通過1個二極管3相連；

中間層金屬層的金屬單元包括4個矩形金屬板，4個矩形金屬板圍合成中心為正方形槽、四角為缺口槽的結構；

底層金屬層的金屬單元與頂層金屬層的金屬單元的結構相同；水平方向相鄰的2個等腰梯形金屬片1的底之間通過1個二極管3相連；

金屬柱2穿過中間層金屬層的槽和介質層；

4根金屬柱2的一端分別連接頂層金屬單元的4個等腰梯形金屬片1的上底，另一端分別連接相應底層金屬單元的4個等腰梯形金屬片1的上底；

相鄰的金屬單元的相鄰邊上靠近頂角對稱式設有2根金屬柱2，2根金屬柱2的一端均位于頂層金屬層，另一端均位于底層金屬層。