[發明專利]一種超寬頻帶強電磁場防護裝置

有效

• 申請號: 201911027289.5
• 申請日: 2019-10-27
• 公開（公告）號: CN110783712B
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發明（設計）人: 張文梅;秦冬梅;張麗紅;楊榮草;賈鶴萍;梁美彥
• 申請（專利權）人: 山西大學
• 主分類號: H01Q15/00
• 分類號: H01Q15/00;H05K9/00
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司 14101
• 代理人: 盧茂春

一種超寬頻帶強電磁場防護裝置，涉及空間強電磁場防護領域，它包括有源頻率選擇表面、兩層介質基板、帶通頻率選擇表面；其中，有源頻率選擇表面印制在上層介質基板的上表面；帶通頻率選擇表面印制在下層介質基板的下表面；兩層介質基板中間是空氣層；有源頻率選擇表面的單元結構為刻蝕了方環形縫隙和四條圓弧形縫隙的金屬貼片，方環形縫隙的四條邊上跨接有開關二極管，圓弧形縫隙上加載了三條等距排列的矩形貼片；帶通頻率選擇表面的單元結構與有源頻率選擇表面相似，只是方環形縫隙和圓弧形縫隙尺寸與后者不同。本發明解決了目前防護裝置防護帶寬有限，造成大功率信號泄露的問題。

技術領域

本發明用于空間強電磁場防護領域，具體涉及一種超寬頻帶強電磁場防護裝置。

背景技術

隨著高功率微波武器(HPMW)技術已趨于成熟，由HPMW產生的強電磁脈沖可通過天線耦合進入雷達、通信等電子系統，從而對電子設備造成不可逆的損害。因此，研究電子設備在強場條件下的防護策略具有十分重要的意義。

一般來說，高功率微波(HPM)的空間防護措施主要有兩種，第一種是有源頻率選擇表面，它由頻率選擇表面、具有開關特性的半導體器件以及偏置電路構成。通過控制半導體器件的通斷，有源頻率選擇表面可實現工作信號收發和帶內HPM防護的兼容(S. Monni etal., “Limiting frequency selective surfaces,” in Proc. Eur. Microw. Conf.,Oct. 2009, pp. 606-609.)。但通帶外的某些特定頻段的高功率微波依舊可以通過有源頻率選擇表面，從而造成射頻前端敏感模塊的損壞。第二種是能量選擇表面(ESS)，它通常由金屬柵格和半導體器件構成。ESS能夠根據入射波功率值的大小自適應的進行HPM防護(C.Yang et al., “A novel method of energy selective surface for adaptive HPM/EMPprotection,” IEEE Antennas Wireless Propag. Lett., vol. 12, pp. 112-115,2013)。但是由于加工精度的限制，目前能量選擇表面可防護的范圍一般在0-3GHz，對高頻HPM的防護性能有限。

鑒于有源頻率選擇表面只能防護帶內HPM以及能量選擇表面對高頻HPM信號不具備防護效果的問題。本發明提出了一種具有超寬頻帶強場防護能力的防護裝置。

發明內容

本發明為解決目前有源頻率選擇表面和能量選擇表面防護帶寬有限，而造成HPM泄露的問題，提出了一種采用帶通頻率選擇表面和有源頻率選擇表面級聯的方法實現超寬帶強場防護的防護設備。

本發明是采用如下技術方案實現的：

一種超寬頻帶強電磁場防護裝置，按照自上而下的順序，依次包括有源頻率選擇表面、上層介質基板、下層介質基板、帶通頻率選擇表面；

所述有源頻率選擇表面印制在上層介質基板的上表面；所述帶通頻率選擇表面印制在下層介質基板的下表面；上層介質基板和下層介質基板中間為空氣層；有源頻率選擇表面的軸線、上層介質基板的軸線、下層介質基板的軸線、帶通頻率選擇表面的軸線相重合；

所述有源頻率選擇表面由M×M個單元構成，每個單元是一個方形金屬貼片，所述方形金屬貼片上刻蝕有方環形縫隙，在方環形縫隙的四條縫隙上跨接有PIN二極管；在所述方環形縫隙包圍的內部貼片上蝕刻有半徑為R的圓弧形縫隙，在所述圓弧形縫隙上加載有三條等距排列的矩形貼片；

所述帶通頻率選擇表面由M×M個單元構成，每個單元是一個方形金屬貼片，所述方形金屬貼片上刻蝕有方環形縫隙；在所述方環形縫隙包圍的內部貼片上蝕刻有半徑為S的圓弧形縫隙，在所述圓弧形縫隙上加載有三條等距排列的矩形貼片；