[发明专利]一种频率选择表面

说明书

本发明公开一种频率选择表面FSS，该FSS由多个FSS单元均匀排列构成，每个FSS单元包括：介质板，十字形金属贴片，和N个方环形金属贴片；十字形金属贴片贴在介质板的第一表面，将介质板的第一表面分割成面积相等的四部分，每部分有相同数量的方环形金属贴片，该N个方环形金属贴片贴在介质板的第一表面，且排列整齐，N为4的正整数次方；十字形金属贴片在互相垂直的两个方向的长度相等，其中，每个方向的长度以及相邻贴片之间的缝隙宽度均需满足一定的条件。本发明公开的FSS具有更宽的低频透射带宽和高频反射带宽，而且结构简单，采用传统印刷电路板工艺即可实现，成本也较低。

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，具体涉及一种单层的双谐振频率选择表面FSS。

背景技术

随着无线通信技术的迅速发展，微波点到点通信的传输容量不断增大，Eband(71-76GHz，81-86GHz)频段微波设备在基站回传网络中发挥越来越重要的作用。但是，因为Eband频段的电磁波“雨衰”特别严重，所以Eband微波单跳距离通常小于3公里。为了增大Eband微波的单跳距离，降低建站成本，有一种解决方案是将Eband频段微波设备和其他低频微波设备组合使用。当出现较大降雨时，Eband微波设备虽然无法正常工作，但是低频微波设备依然可以正常工作。

该解决方案采用双频抛物面天线，结构如图1所示，该双频抛物面天线包括主反射面和副反射面，其中，低频馈源和高频馈源共用一个主反射面，将频率选择表面(FrequencySelective Surface，FSS)用作副反射面，副反射面设计成双曲面，双曲面的虚焦点与主反射面的实焦点重合，将不同频率的馈源分置于双曲面的虚焦点和实焦点；该FSS对位于虚焦点的低频馈源发射的电磁波是透射的，对位于实焦点的高频馈源发射的电磁波是反射的，从而实现双频复用的功能。

FSS是一种二维周期排列的结构，可以有效控制入射电磁波的透射和反射。FSS通常有两种，一种对谐振情况下的入射波呈现出全透性，另一种对谐振情况下的入射波呈现出全反性，其中，双频抛物面天线需要FSS同时具有较好的低频透射特性和高频反射特性，即具有双谐振特性，故需要将两种形式结合在一起使用。

现有的方案是采用由两层FSS构成的双频板，该双频板由双频板单元依次沿互相垂直的两个方向进行周期排列构成，每个双频板单元包括第一FSS单元、第二FSS单元和介质板，其结构如图2所示。第一FSS单元由四个圆环贴片301组成，覆盖介质板的一侧表面，主要起高频反射作用；第二FSS单元由开圆槽的方形贴片与车轮形贴片组成，覆盖介质板的另一侧表面，主要起低频透射作用。然而，该双频板在低频段透射的相对带宽仅有9％，并且该双频板采用双层FSS结构，增加了加工难度和成本。

发明内容

本发明实施例提供一种单层的双谐振FSS，解决了现有双频板低频透射的相对带宽仅有9％，以及双层结构加工难度大，成本高的问题。

第一方面，提供一种频率选择表面FSS，所述FSS由多个FSS单元均匀排列构成，每个所述FSS单元包括：介质板和N个方环形金属贴片，所述N个方环形金属贴片贴在所述介质板的第一表面，其特征在于，所述FSS单元还包括十字形金属贴片，所述十字形金属贴片贴在所述介质板的所述第一表面，将所述介质板的所述第一表面分割成面积相等的四部分，每部分有相同数量的所述方环形金属贴片，所述N个方环形金属贴片排列整齐，N为4的正整数次方；所述十字形金属贴片在互相垂直的两个方向的长度相等，每个方向的长度为第一波长的0.25-0.75倍，相邻贴片之间的缝隙宽度均为第二波长的0.02-0.06倍，其中，所述第一波长为所述FSS的透射频段的中心频点在所述介质板中对应的波长，所述第二波长为所述FSS的反射频段的中心频点在真空中对应的波长。

本发明实施例具有更宽的低频透射带宽，而且采用单层结构，结构简单，采用传统印刷电路板工艺即可实现，降低了加工难度和成本。