[發明專利]一種基于基片集成波導腔的寬帶寬角頻率選擇表面

有效

• 申請號: 201911171738.3
• 申請日: 2019-11-26
• 公開（公告）號: CN110880632B
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發明（設計）人: 程鈺間;王洪斌;寧靜;樊勇;張永鴻;林先其;趙明華;宋開軍;敬守釗;張波;何宗銳;陳其科
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01P1/20
• 分類號: H01P1/20;H01Q15/00
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 閆樹平

本發明公開了一種基于基片集成波導腔的寬帶寬角頻率選擇表面，屬于頻率選擇表面的技術領域。本發明在每個基于基片集成波導腔寬帶寬角頻率選擇表面單元中，通過開設在第一金屬層與第二金屬層上的方環縫隙，構成完整的四分之一?；刹▽弧Ｇ惑w是完整的，不受縫隙尺寸的影響，從而使得該結構的腔體主模和縫隙模式的諧振頻率能夠分別獨立控制，進而實現對四分之一?；刹▽еC振腔模式與方環縫隙模式頻率間距的調整，完成寬帶設計，以此增加帶寬。解決了現有技術中基片集成波導頻率選擇表面高入射角穩定性與寬工作帶寬無法同時兼顧的問題，在保證入射角度穩定的同時，大幅度提高了工作帶寬。

技術領域

本發明屬于頻率選擇表面的技術領域，特別涉及一種基于基片集成波導腔的寬帶寬角頻率選擇表面。

背景技術

傳輸型頻率選擇表面是一種空間濾波器，只允許感興趣頻段的電磁波透過，其應用廣泛，如用作天線罩、極化變換表面以及反射/傳輸陣等。隨著無線通信技術的發展，寬帶、寬角以及低損耗等高性能頻率選擇表面顯得越來越重要。此外，頻率選擇表面也須具備高頻率選擇特性和寬阻帶效應，以增強帶外信號抑制能力。

基于基片集成波導的頻率選擇表面相較于傳統結構，具備多種天然優勢，如插損小、通帶平坦和頻率選擇性高等。

例如，文獻《Polarization rotating frequency selective surface based onsubstrate integrated waveguide technology》(Simone A.Winkler,Wei Hong,MaurizioBozzi,and Ke Wu,“IEEE Transactions on Antennas and Propagation,vol.58,no.4,Apr.2010.)提出了一種基于單層基片集成波導腔的極化變換頻率選擇表面。水平線極化電磁波通過基片集成波導腔頂層垂直縫隙耦合，激勵起腔內簡并模TM₁₂₀和TM₂₁₀，然后經波導腔底層水平縫隙耦合出射，變為垂直線極化電磁波。該頻率選擇表面插損僅為0.2dB，工作帶寬為9.1％，但因單元尺寸較大，導致最大可工作入射角為20度。

又如文獻《A bandpass frequency selective surface with a low cross-polarization based on cavities with a hybrid boundary》(L.L.Yang,X.C.Wei,D.Yi,and J.M.Jin“IEEE Trans.Antennas Propag.,vol.65,no.2,Feb.2017.”)提出了一種基于混合電磁邊界的小型化頻率選擇表面。該結構單元通過中間的一排金屬化通孔分為兩個腔，并與位于腔上下表面的縫隙一起產生三個諧振模式，以優化傳輸通帶。其帶內波紋較小，插損僅0.37dB，工作帶寬為11％，并且通帶兩端均具備高選擇特性，最大可工作入射角為45度。

公開號為CN105226355A的中國專利公開了一種基于四分之一?；刹▽坏念l率選擇表面。該結構單元腔上下表面刻蝕的“L”型縫隙，一方面作為磁壁用以模擬四分之一模腔，另一方面提供一個縫隙諧振點，與腔體主模一起優化傳輸通帶。該單元相較于傳統全模基片集成波導腔單元，其尺寸減小了65％。其插損為0.3dB，工作帶寬為7％，最大可工作入射角為60度。

從現有報道中可以看出，基于傳統全模基片集成波導腔的頻率選擇表面插損較小，但因單元尺寸較大導致入射角穩定性差。而利用小型化單元可有效減低入射角敏感性，但因工作模式之間相互影響導致帶寬較窄，要同時實現基片集成波導頻率選擇表面高入射角穩定性和寬工作通帶，難度較大，目前尚未相關報道。

發明內容

針對上述現有技術的存在的問題或不足，為解決現有技術中基片集成波導頻率選擇表面高入射角穩定性與寬工作帶寬無法同時兼顧的問題。本發明提供一種寬帶寬角基片集成波導頻率選擇表面。

本發明的技術方案是：