[發明專利]射頻感性耦合等離子體疊加寬頻帶通頻率選擇表面結構

有效

• 申請號: 202011270634.0
• 申請日: 2020-11-13
• 公開（公告）號: CN112421239B
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發明（設計）人: 魏小龍;徐浩軍;韓欣珉;武欣;林茂
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍空軍工程大學
• 主分類號: H01Q15/00
• 分類號: H01Q15/00
• 代理公司: 西安知誠思邁知識產權代理事務所(普通合伙) 61237
• 代理人: 麥春明

1.射頻感性耦合等離子體疊加寬頻帶通頻率選擇表面結構，其特征在于，包括等離子體耦合頻率選擇表面結構（1），等離子體耦合頻率選擇表面結構（1）包括射頻感性耦合等離子體源（2）、寬頻帶通頻率選擇表面（3）和閉式透波介質腔（4），其中，射頻感性耦合等離子體源（2）置于閉式透波介質腔（4）中，寬頻帶通頻率選擇表面（3）固定于閉式透波介質腔（4）上方，入射電磁波入射至寬頻帶通頻率選擇表面（3）上；

所述寬頻帶通頻率選擇表面（3）是將寬頻帶通頻率選擇單元分別沿X軸和Y軸周期排列形成，通過周期排列的寬頻帶通頻率選擇單元之間的諧振實現特定頻段內對電磁波的傳輸；

所述寬頻帶通頻率選擇單元其由第一金屬層、第一介質層、第二金屬層、第二介質層、第三金屬層自上而下依次疊加而成，第一介質層和第二介質層是尺寸完全相同的兩層介質板，第一金屬層和第三金屬是尺寸完全相同的兩層金屬貼片，第二金屬層是一個刻蝕有方形縫隙結構的金屬貼片，方形縫隙結構是由多個凵型縫隙單元和四個方形縫隙單元連接形成，其中四個方形縫隙單元位于方形縫隙結構的四個直角處，相鄰兩方形縫隙單元之間連接有多個依次連通的凵型縫隙單元。

2.根據權利要求1所述的射頻感性耦合等離子體疊加寬頻帶通頻率選擇表面結構，其特征在于，所述凵型縫隙單元的外長為w2=0.75mm、內長為w3=0.15mm、寬為w1=0.15mm，所述方形縫隙單元的邊長為w4=0.4mm。

3.根據權利要求1所述的射頻感性耦合等離子體疊加寬頻帶通頻率選擇表面結構，其特征在于，所述第一金屬層、第二金屬層和第三金屬層均為銅板；

所述第一介質層和第二介質層均為F4B-2介質板，其介電常數為2.65，損耗因子為0.0025。

4.根據權利要求1~3任一項所述的射頻感性耦合等離子體疊加寬頻帶通頻率選擇表面結構，其特征在于，所述寬頻帶通頻率選擇單元的尺寸也即第一介質層和第二介質層的尺寸為Dx=Dy=10.3mm，Dx為寬頻帶通頻率選擇單元也即第一介質層和第二介質層的長度，Dy為寬頻帶通頻率選擇單元也即第一介質層和第二介質層的寬度；

所述第二金屬層上的方形縫隙結構的尺寸為ly=lx=7.6mm，其中，lx為方形縫隙結構的長度，ly為方形縫隙結構的寬度。

5.根據權利要求1~3任一項所述的射頻感性耦合等離子體疊加寬頻帶通頻率選擇表面結構，其特征在于，所述寬頻帶通頻率選擇表面（3）的面積與閉式透波介質腔（4）的徑向截面面積一致；

所述閉式透波介質腔（4）的氣壓在50mTorr至大氣壓之間。

6.根據權利要求1~3任一項所述的射頻感性耦合等離子體疊加寬頻帶通頻率選擇表面結構，其特征在于，所述射頻感性耦合等離子體源（2）由與其連接的電源系統、真空系統和氣氛系統共同激發產生；

所述電源系統包括平面型天線（5）、匹配器（7）和射頻電源（9），平面型天線（5）設置在閉式透波介質腔（4）的外側底部，射頻電源（9）的輸出端與匹配器（7）的輸入端連接，匹配器（7）的輸出端經銅板傳輸線與平面型天線（5）連接；

所述真空系統包括真空泵（8）、真空計（10）和第一真空閥（11），真空泵（8）依次經第一真空閥（11）和真空計（10）與閉式透波介質腔（4）內部連通；

所述氣氛系統包括氬氣供應裝置、氧氣供應裝置和質量流量計（6），氬氣供應裝置和氧氣供應裝置均與質量流量計（6）的輸入端連通，質量流量計（6）的輸出端與閉式透波介質腔（4）內部連通。

7.根據權利要求6所述的射頻感性耦合等離子體疊加寬頻帶通頻率選擇表面結構，其特征在于，所述質量流量計（6）與閉式透波介質腔（4）之間設有第二真空閥（12）；

所述射頻電源（9）的額定輸出功率為1000 W，工作頻率13.56 MHz，二次諧波輸出-40dB，寄生調制1%。