[發明專利]一種雙頻能量選擇表面

有效

• 申請號: 202110409183.2
• 申請日: 2021-04-16
• 公開（公告）號: CN113131220B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 虎寧;查淞;張繼宏;康福樂;劉晨曦
• 申請（專利權）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權代理有限公司 43225
• 代理人: 周達

一種雙頻能量選擇表面，其是同時工作在C波段和S波段雙頻的空間自適應的能量選擇表面，包括介質基板，介質基板的上表面上印制有呈周期性排列的表面結構，表面結構包括一系列呈陣列分布的金屬單元，金屬單元中包含兩個平行相對設置的長方形的金屬環，分別為第一金屬環和第二金屬環，兩個金屬環之間具有一定的間距，該間距即第一金屬環和第二金屬環的兩相鄰長邊之間的間距，第一金屬環和第二金屬環的長度相同、寬度不同；第一金屬環和第二金屬環上分別設有一個缺口，分別將兩金屬環斷開，第一金屬環和第二金屬環的缺口處分別通過加載二極管和集總電容連接起來。本發明實現了對入射電磁波的頻率選擇特性和對電磁能量進行感知的能量選擇特性。

技術領域

本發明是一種同時工作在C波段和S波段的雙頻能量選擇表面，應用于電子信息系統的“前門”自適應防護。

背景技術

隨著電子信息技術的飛速發展，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，這些方法從電路設計出發，雖然簡易方便，但卻增加系統的復雜性和設計難度。而針對“前主要是在前端電路中加裝大功率限幅器，大功率衰減器雖然可以對流入電路的電流進行大幅衰減，但是其在滿足大幅衰減信號的同時又會影響正常信號的通過。此外，前端加裝濾波器或者頻率選擇表面(FSS)雖然可以將帶外的大功率信號進行隔離，但是無法根據電磁環境的變化自適應改變自身工作狀態，無法對頻率在通帶內的強電磁脈沖進行有效防護。

雖然有文獻提出了能量選擇表面的概念，能夠自適應地根據空間場強改變自身工作狀態，對帶內強電磁脈沖自適應防護，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的防護需求。或者雖然分別實現了S波段和C波段的防護，但其工作頻段只是單一頻段，無法進行多頻段同時防護。

從工作頻段上比較，公開的文獻報道中，暫時還沒有提出具有多頻段工作特性的能量選擇表面。而目前的通信系統都有多頻段的工作需求，因此，提出在多個頻段具有防護特性的雙頻段能量選擇表面具有重要意義。

發明內容

本發明針對電子系統免受強電磁脈沖威脅，提出了一種雙頻能量選擇表面，其是同時工作在C波段和S波段雙頻的空間自適應的能量選擇表面，實現了對入射電磁波的頻率選擇特性和對電磁能量進行感知的能量選擇特性。

為解決上述技術問題，本發明提出的技術方案為：

一種雙頻能量選擇表面，包括介質基板，所述介質基板的上表面上印制有呈周期性排列的表面結構，所述表面結構包括一系列呈陣列分布的金屬單元，金屬單元中包含兩個平行相對設置的長方形的金屬環，分別為第一金屬環和第二金屬環，兩個金屬環之間具有一定的間距，第一金屬環和第二金屬環的長度相同、寬度不同；第一金屬環和第二金屬環上分別設有一個缺口，分別將兩金屬環斷開，第一金屬環和第二金屬環的缺口處分別通過加載二極管和集總電容連接起來。

作為本發明的進一步限定，兩個金屬環之間的間距即第一金屬環和第二金屬環的兩相鄰長邊之間的間距，第一金屬環和第二金屬環的兩相鄰長邊中，第一金屬環的長邊所采用的金屬片的寬度比第二金屬環的長邊所采用的金屬片的寬度要寬，二者之間存在強電磁耦合。換句話說，第一金屬環中的粗長邊和第二金屬環的窄長邊相鄰。

作為本發明的進一步限定，表面結構中相鄰金屬單元的二極管的正負方向一致。

作為本發明的進一步限定，第二金屬環上加載的集總電容的容值和第一金屬環上加載的二極管的等效電容之間具有一定的差別。

作為本發明的進一步限定，由第一金屬環感應空間中的電磁信號強度來控制加載的二極管的通斷，從而使得整個能量選擇表面的工作狀態發生變化。