[发明专利]基于X和Ka波段双频带、宽通带的频率选择表面

说明书

技术领域

本发明涉及双频带、宽通带的频率选择表面领域。

背景技术

频率选择表面(frequency selective surface，简称FSS)是由周期排列的金属单元或者金属屏上周期性的开孔单元构成的二维滤波结构，在微波波段、红外波段甚至光波段都有着广泛的应用，例如雷达天线罩、微波吸收材料、多频天线的负反射器、滤波器等等。随着微波通信与电子工程技术的发展，小型化、集成化、多频工作器件的需求日益增加。卫星通信系统的使用促使对多频FSS的设计和分析展开更加广泛深入的研究。力求不同电磁环境下FSS的透射性能稳定，且工作频带间隔(即各谐振频率之差)大小可根据需求方便调节。至今多频FSS已有多种设计方法，主要有多层FSS设计、分形FSS设计、多环FSS设计等。多层FSS可以拓展带宽，但增加了整个器件的体积和重量，一般FSS层数越多，结构就会越复杂，其传输特性对结构参数的敏感程度越高，制作成本也会大幅度增加。分形FSS因其结构上的自相似性而具备多频特性，但是由于分形FSS的各谐振频率之比与单元分形比例因数近似相等，使得各个频带间的间隔无法随意改变，而且容易产生难以消除的寄生谐振，从而会对FSS的性能造成影响。多环FSS多为同心圆环或者同心方环结构，改变各环的周长可以改变频带位置，当通带间隔较远时，两个通带对应的工作波长也相差较大，对于高频通带而言，由低频通带决定的单元周期过大，使高频通带很难满足稳定滤波条件。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有分形FSS的通带间隔不易调节，而且容易产生寄生谐振的问题，从而提供基于X和Ka波段双频带、宽通带的频率选择表面。

本发明所述的基于X和Ka波段双频带、宽通带的频率选择表面，包括多个FSS单元，FSS单元为正六边形，多个FSS单元阵列式排布；

每个FSS单元包括正六边环形缝隙1、6个方环缝隙2和正六边形孔径3；

在正六边形贴片上腐蚀出正六边环形缝隙1，正六边形贴片与正六边环形缝隙1同心且对应边平行，再在内部的六边形贴片上腐蚀出6个方环缝隙2，方环缝隙2与正六边环形缝隙1相通，6个方环缝隙2的尺寸相同，6个方环缝隙2沿正六边环形缝隙1的周向均匀分布且与正六边环形缝隙1的6条边一一对应，方环缝隙2的两条边与对应的正六边环形缝隙1的边平行，再在6个方环缝隙2围合的区域内腐蚀出正六边形孔径3，正六边形孔径3与正六边环形缝隙1同心且对应边平行。

优选的是，通过调节正六边环形缝隙1和方环缝隙2的尺寸调节第一工作频带。

优选的是，通过调节方环缝隙2和正六边形孔径3的尺寸调节第二工作频带。

优选的是，FSS单元的边长p为4.45mm，正六边环形缝隙1的宽度w为1.5mm，方环缝隙2的外径a为0.9mm，内径b为0.7mm，正六边形孔径3的边长r为1.5mm。

优选的是，所述多个FSS单元印制在介质板上，所述介质板的介电常数为3.4、损耗角正切为0.01、厚度为0.5mm。

优选的是，多个FSS单元阵列式排布成正三角形。

本发明的频率选择表面解决了现有分形设计中频带间隔因为单元分形比而不易调节的缺点，本发明可以灵活地调节频带间的带宽。FSS单元包含正六边环形缝隙、方环缝隙和正六边形孔径三种结构，正六边环形缝隙和方环缝隙结构决定了第一工作频带，但方形缝隙对第一通带的影响较小。正六边形孔径和方形缝隙决定了第二工作频带，中间的正六边形孔径可以在不影响第一通带的情况下独立调节第二通带。本发明可以在较大范围内调节通带的间隔，并且在大角度入射的情况高频通带具有稳定的滤波特性。

附图说明

图1是FSS单元的结构示意图；

图2为入射场在水平极化方式下不同入射角时的传输曲线图；

图3为入射场在垂直极化方式下不同入射角时的传输曲线图；

图4为采用图1所示FSS单元按正三角形阵列式排布的频率选择表面的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。