[发明专利]宽带频率选择器

说明书

技术领域

本发明属于频率选择器件技术领域，特别涉及一种频率选择表面结构，该结构具有宽带特性以及在0～70度的电磁波大角度入射时的性能稳定性，可用于雷达天线罩及抛物面天线。

技术背景

频率选择器是指一类具有频率选择特性的器件，能够有效滤除特定频率的波或该频率以外的波，从而得到一个特定频率的信号或消除一个特定频率的信号。目前，应用最为广泛的频率选择器主要有滤波器、频率选择表面等。

其中，频率选择表面FSS是指一类由特定形状的导体贴片或孔径单元所构成的二维周期阵列结构，该结构能够与特定频率的电磁波相互作用从而表现出全反射或全透射特性，具有良好的频率选择和极化选择特性，能够有效控制电磁波的传输与反射。因此，频率选择表面可以看作是一种对频率、入射角、极化方式等均有作用的空间滤波器。

在工程中，频率选择表面因其所具有的空间滤波特性已被广泛应用于电磁隐身、通信、电磁兼容等诸多领域。目前，在诸如雷达天线罩、飞行器隐身等FSS常见应用领域都已提出了需要相应结构在电磁波大角度入射时能正常工作的要求，然而传统的频率选择表面结构不仅单元尺寸较大，而且在平面波以不同角度入射时的性能不够稳定，容易产生较大的谐振频率偏移，尤其在大角度入射时其性能恶化明显，可造成频率选择表面在特定频段的频率选择特性失效，从而影响整体结构的性能，这极大地影响了频率选择表面的实际应用。

发明内容

本发明的目的在于针对上述已有技术的不足，提供一种高角度稳定性宽带频率选择器，以在电磁波大角度入射时保持中心频点的稳定性和较好的频率选择特性。

为实现上述目的，本发明给出如下两种技术方案：

技术方案一

一种宽带频率选择器，包括金属层和介质层，金属层位于介质层上，其特征在于：金属层由若干个呈周期性排布的六边形单元组成，每个六边形单元包括正六边形金属贴片与外围的正六边形金属线框，该金属贴片与金属线框之间设有正六边形缝隙，每个正六边形缝隙的居中垂直刻蚀有H型缝隙，这些H型缝隙大小相等并呈中心对称分布结构。

作为优选，所述的介质基板采用相对介电常数为2.65～4.4的有机高分子聚合物基板,基板厚度为1mm。

作为优选，所述的金属层上的每个六边形单元均按三角形栅格周期排列，相邻单元中心之间的距离为中心频率对应波长的0.12～0.18倍。

作为优选，所述的H型缝隙包括两条大小相同的垂直缝和夹在该两条垂直缝之间的一条水平缝，垂直缝的长度l₁与水平缝的长度l₂比例为：l₁:l₂=2:1。

作为优选，所述的H型缝隙中的垂直缝宽度l₄和水平缝宽度l₅均与正六边形缝隙的宽度l₃相等，0.1mm≤l₃≤0.5mm。

作为优选，所述的正六边形金属线框的宽度l₆为:l₃≤l₆≤0.5mm。

技术方案二

一种宽带频率选择器，包括金属层和介质层，金属层位于介质层上，其特征在于：金属层由若干个呈周期性排列的六边形单元组成，每个六边形单元包括一个正六边形缝隙、一个正六边形金属环和六个大小相等的H型金属枝节；每个H型金属枝节位于正六边形金属环一边的中部，且与该边垂直连接；正六边形缝隙位于正六边形金属环的外围。

作为优选，所述的宽带频率选择器，其特征在于：金属层上的每个六边形单元按三角形栅格周期排列，相邻单元中心之间的距离为中心频率对应波长的0.10～0.17倍。

作为优选，所述的H型金属枝节包括两条大小相同的垂直金属条和夹在该两条垂直金属条之间的一条水平金属条，垂直金属条的长度l₁与水平金属条的长度l₂比例为：l₁:l₂=2:1；H型金属枝节中的垂直金属条宽度l₄和水平金属条宽度l₅均与正六边形金属环的宽度l₃相等，0.1mm≤l₃≤0.5mm。

作为优选，所述的正六边形缝隙的宽度l₆为：l₃≤l₆≤0.5mm。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：