[發(fā)明專利]C波段寬帶能量選擇表面

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010978974.2
• 申請日: 2020-09-17
• 公開（公告）號: CN112103660B
• 公開（公告）日: 2022-01-21
• 發(fā)明（設計）人: 虎寧;張繼宏;孫紀偉;鄧博文;查淞;劉培國
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: H01Q15/00
• 分類號: H01Q15/00
• 代理公司: 長沙國科天河知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 43225
• 代理人: 周達

本發(fā)明提出一種C波段寬帶能量選擇表面，包括介質(zhì)基板以及貼附在介質(zhì)基板表面的一層金屬結(jié)構(gòu)層。金屬結(jié)構(gòu)層為由多個金屬單元均勻排列而成的周期陣列結(jié)構(gòu)。金屬單元包括兩個環(huán)形金屬貼片，兩環(huán)形金屬貼片縱向相鄰且縱向相鄰的橫向環(huán)邊之間相隔一定間距，在兩環(huán)形金屬貼片的縱向相鄰的橫向環(huán)邊之間加載有集總電容。集總電容的兩端分別焊接在兩環(huán)形金屬貼片的縱向相鄰的橫向環(huán)邊上。各環(huán)形金屬貼片的橫向環(huán)邊之間相對設置兩條縱向金屬貼片且兩條縱向金屬貼片之間相隔一定間距，在兩條縱向金屬貼片之間加載有開關(guān)二極管。當外界信號能量超過設計閾值時，二極管自動轉(zhuǎn)化成正偏狀態(tài)，信號通帶關(guān)閉，強電磁脈沖被屏蔽，從而保護電子設備。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電磁防護技術(shù)領(lǐng)域，具體地涉及一種工作在C波段的寬帶能量選擇表面。

背景技術(shù)

隨著電子信息技術(shù)的飛速發(fā)展，各類電子信息設備的集成化、智能化、小型化程度不斷提高，其頻率日益提升，能耗也日益降低，性能得到了大幅提升，與此同時卻大大增加了電子信息設備對強電磁干擾、強電磁攻擊的敏感性、易損性。同時，除了自然界存在的強電磁干擾外，人為的強電磁干擾、攻擊手段也在日漸成熟，軍事、民事領(lǐng)域的敏感設備都面臨著更加復雜的強電磁威脅。

目前，針對強電磁威脅的防護手段大多以濾波、屏蔽和接地等“后門”防護手段為主，且研究相對深入。而針對“前門”的防護手段研究卻不太充足，目前主要是在前端電路中加裝大功率限幅器，大功率限幅器雖然可以對流入電路的電流進行大幅衰減，但是同時又會影響正常信號的通過；還有在前端加裝濾波器或者頻率選擇表面(FSS)的手段，雖然可以將帶外的大功率信號進行隔離，但是帶內(nèi)的強電磁威脅卻無法進行防護。

能量選擇表面是一種針對“前門”的自適應強電磁防護裝置，于2009年由國防科學技術(shù)大學率先提出公開號為101754668A，公開日為2010年06月23日的發(fā)明專利申請——一種電磁能量選擇表面裝置，其實現(xiàn)了L波段以下的防護。采用PIN二極管代替金屬柵格的一部分，組成周期結(jié)構(gòu)。利用PIN二極管在零偏與正偏條件下的巨大阻抗特性差異，通過入射電磁場的強度控制在二極管兩端感應的電壓大小控制二極管的通斷，使防護結(jié)構(gòu)在二極管導通前后分別等效為不連接的金屬結(jié)構(gòu)和完整的金屬屏蔽網(wǎng)，進而產(chǎn)生對入射電磁場的不同傳輸特性，起到自適應防護的功能。能量選擇表面可以在不影響電子設備正常工作的前提下自適應屏蔽強電磁脈沖，其提出和設計對于強電磁脈沖具有重要意義。但其工作頻率為L波段，且為低通濾波，無法滿足高頻段電子系統(tǒng)的防護需求。

2019年，國防科學技術(shù)大學申請了公開號為109451718A，公開日為2019年03月08日的發(fā)明專利——一種超寬帶能量選擇表面，實現(xiàn)了S波段的自適應防護。其方案包括上下兩層周期結(jié)構(gòu)，上層為包括兩個橫向的金屬條和3個縱向的金屬條，9個二極管加載在縱向金屬條的縫隙上，背面為金屬網(wǎng)格。二極管不導通時，該裝置可以在S波段產(chǎn)生一個信號通帶，而當二極管導通時，工作通帶自適應轉(zhuǎn)化為阻帶，實現(xiàn)了自適應防護。然而其包含兩層結(jié)構(gòu)且單個單元需要的二極管數(shù)量多達9個，不僅成本高，且可靠性低。而應用于C波段的能量選擇裝置，目前還屬于空白狀態(tài)。

發(fā)明內(nèi)容

為了使電子系統(tǒng)免受強電磁脈沖威脅，本發(fā)明提出了一種C波段寬帶能量選擇表面，其是一種工作在C波段的自適應的寬帶能量選擇表面。

為實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明采用的具體技術(shù)方案如下：

C波段寬帶能量選擇表面，包括介質(zhì)基板以及貼附在介質(zhì)基板表面的一層金屬結(jié)構(gòu)層，金屬結(jié)構(gòu)層上加載有集總元件。金屬結(jié)構(gòu)層為由多個金屬單元均勻排列而成的周期陣列結(jié)構(gòu)。金屬單元包括兩個環(huán)形金屬貼片，兩環(huán)形金屬貼片縱向相鄰且縱向相鄰的橫向環(huán)邊之間相隔一定間距，在兩環(huán)形金屬貼片的縱向相鄰的橫向環(huán)邊之間加載有集總電容。集總電容的兩端分別焊接在兩環(huán)形金屬貼片的縱向相鄰的橫向環(huán)邊上。各環(huán)形金屬貼片的橫向環(huán)邊之間相對設置兩條縱向金屬貼片且兩條縱向金屬貼片之間相隔一定間距，在兩條縱向金屬貼片之間加載有開關(guān)二極管。