[发明专利]高寄生通带抑制四分之一模基片集成波导频率选择表面

说明书

技术领域

本发明属于频率选择表面的技术领域，特别涉及一种高寄生通带抑制基片集成波导频率选择表面。

背景技术

频率选择表面是一种空间滤波器，是由金属贴片或缝隙组成的周期阵列结构。基于不同的单元形式，频率选择表面广泛应用于微波、毫米波和太赫兹频段，如用作反射面天线的子反射面和天线罩等。基片集成波导较于传统微带和金属波导，具有低剖面、低损耗特性；基于基片集成波导技术的频率选择表面具有高选择性、带宽易控制、易加工等优点。

例如，文献《Polarization rotating frequency selective surface based on substrate integrated waveguide technology》(Simone A.Winkler,Wei Hong,Maurizio Bozzi,and Ke Wu,“IEEE Transactions on Antennas and Propagation,vol.58,no.4,Apr.2010.)中提出了一种基片集成波导频率选择表面，其包含一层介质层和两层金属覆铜层。上层金属覆铜层边缘蚀刻垂直缝隙，下层金属覆铜层边缘蚀刻水平缝隙，中间介质层中利用金属化过孔构成基片集成波导谐振腔。由于电气性能的需要，该频率选择表面的腔体工作在高次模TM₁₂₀/TM₂₁₀，腔体尺寸偏大，带外抑制性能不佳。

又如公开号为CN1825678A的中国专利中提出了一种基片集成波导频率选择表面，基片为具有双面金属面的介质基片，上下金属表面中心刻蚀关于长宽两个方向完全对称的“井”型缝隙。中心频率为13.1GHz，同样工作在腔体高次模TM₁₂₀，基片厚度为1mm，寄生通带出现频率为1.52f₀。

公开号为CN101170207A的中国专利公开一种双通带频率选择表面，单元基片的两面镀有金属层，贯穿整个介质基片排列两组不同大小正方形的金属化通孔，对应腔体内的上、下金属层中心蚀刻相同的高频、低频正方形缝隙。两通带中心频率分别为9GHz、11GHz，工作在腔体高次模TM₁₂₀，基片厚度为1mm，寄生通带出现频率为1.15f₀。

从上述文献中可以发现，虽然基片集成波导频率选择表面与传统频率选择表面相比在性能上具有优势，但都工作在腔体高次模，致使单元尺寸较大，而栅瓣出现频率与单元尺寸成反比，因此并没有很好的解决寄生通带抑制问题，要同时实现频率选择表面高选择特性和高寄生通带抑制度困难较大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高寄生通带抑制四分之一模基片集成波导频率选择表面，在保证基片集成波导频率选择表面高选择性前提下，解决现有技术提供频率选择表面结构寄生通带抑制度低的问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

高寄生通带抑制四分之一模基片集成波导频率选择表面，其特征在于，包括从上往下依次层叠的第一金属覆铜层、介质层、第二金属覆铜层；第一金属覆铜层沿边缘刻蚀有“L”型缝隙，第二金属覆铜层在对应位置刻蚀有相同尺寸“L”型缝隙，所述“L”型缝隙由短边和长边构成，且第一金属覆铜层上“L”型缝隙的短边与第二金属覆铜层上“L”型缝隙的长边对应开设、第一金属覆铜层上“L”型缝隙的长边与第二金属覆铜层上“L”型缝隙的短边对应开设；介质层上围绕“L”型缝隙设置一系列贯穿金属化孔，与第一金属覆铜层和第二金属覆铜层共同构成基片集成波导波导谐振腔。

进一步的，所述金属化孔呈正方形排列，所述“L”型缝隙位于金属化孔围成正方形的任意一角。

所述“L”型缝隙的长边和短边满足以下关系：

四分之一模谐振腔腔体主模TM_0.5,0.5,0谐振频率：

缝隙谐振频率：

其中，sl₁为短边长度，sl₂为长边长度，c₀为真空中光速，ε_r为所用介质介电常数。

更进一步的，本发明高寄生通带抑制四分之一模基片集成波导频率选择表面的宽高比大于10倍。