[發明專利]平面等角螺旋線型寬帶頻率選擇表面

在審

• 申請號: 201910071655.0
• 申請日: 2019-01-25
• 公開（公告）號: CN109904619A
• 公開（公告）日: 2019-06-18
• 發明（設計）人: 華光
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H01Q15/00
• 分類號: H01Q15/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發明公開了一種平面等角螺旋線型寬帶頻率選擇表面(FSS)，該選擇表面采用平面等角螺旋線族構成周期結構單元，周期結構單元為矩形(或正方形)，矩形的長、寬(或正方形的邊長)在(λ為中心頻率對應的波長)之間，在矩形(或正方形)內由同平面等角螺旋線族構成m(2，4，6…)臂平面等角螺旋結構，相鄰兩個臂之間的夾角為周期結構單元在水平和垂直方向整齊排列延伸或呈“品”字型交錯排列延伸形成頻率選擇表面。本發明包含單層或多層結構，可應用于移動通信基站、雷達、電子導航等設備的天線罩中以達到抗干擾和減小雷達散射截面(RCS)的目的。

技術領域

本發明涉及天線和微波技術領域，尤其涉及平面等角螺旋線型寬帶頻率選擇表面。

背景技術

頻率選擇表面(FSS)由二維周期排列的金屬貼片單元或在導電金屬屏上二維周期排列的開孔單元構成，是一種具有頻率選擇特性的二維周期結構。在安裝有雷達傳感器的各類飛行器(飛機、導彈與衛星等)上，都希望雷達天線罩在工作頻段內實現低損耗傳輸，而在工作頻段外像金屬罩一樣，與飛行器外形相賦形，從而達到低雷達散射截面(RCS)的目的，構成各類隱身飛行器。這種特殊的天線罩就是利用“頻率選擇表面”理論設計與研制的。頻率選擇表面是一種空間濾波器，它可作為雷達天線的帯通天線罩，也可作為無線通信雙頻天線的雙工器，又可作為特定通帶的透波和阻帶的帶阻結構件等。

發明內容

發明目的：為了解決現有技術中的不足之處，提供一種平面等角螺旋線型寬帶頻率選擇表面，該選擇表面在L波段(1-2GHz)、S波段(2-4GHz)以及部分C波段(4-8GHz)具有低插入損耗、寬頻帶的帯通特性，在X波段(8-12GHz)中形成阻帶。

技術方案：本發明平面等角螺旋線型寬帶頻率選擇表面，該頻率選擇表面由水平和垂直方向整齊排列延伸或呈“品”字型交錯排列延伸的周期單元構成，其中的周期單元為矩形(或正方形)，矩形的長或寬(或正方形的邊長)P為(λ為阻帶中心頻率對應的波長)；矩形(或正方形)內由同平面等角螺旋線族構成m個平面等角螺旋臂(m＝2，4，6…)，相鄰兩個臂之間的夾角為其中每一個“平面等角螺旋單元”的金屬層由多條平面等角螺旋臂所組成。

每個平面等角螺旋臂由兩條起始角相差的平面等角螺旋線(內、外邊緣)構建。

每條平面等角螺旋臂的內、外邊緣的等角螺旋線滿足如下極坐標方程關系式：

內：

外：其中：r₁、r₂為螺旋線上極角處所對應的極徑；

r₀為螺旋初始徑向距離，取值范圍為0r₀P；

a為螺距增長快慢的常數，稱為松緊率；

δ的取值范圍為

為每條臂的起始極角，須滿足

形成的平面等角螺旋臂極角的取值范圍為

單層頻率選擇表面：單層頻率選擇表面結構包含4種媒質，從上到下依次是：外蒙皮層、覆銅層、基板層、介質支撐層；其中：

外蒙皮層為常用的外罩保護材料；

覆銅層附著于基板層表面，為“平面等角螺旋”頻率選擇表面的周期結構單元印刷層；

基板層附著于介質層表面，為常規薄層介質材料層，有易于共形的特點；

介質支撐層為移動通信中采用的天線罩材料。

多層頻率選擇表面，該種頻率選擇表面可看作多個單層FSS結構的級聯，從上到下依次是：外蒙皮層、覆銅層、基板層、介質支撐層、……、覆銅層、基板層、外蒙皮層，省略號為覆銅層、基板層、介質支撐層的重復，并且覆銅層在基板層的上、下均可；其中：

外蒙皮層為常用的外罩保護材料；