[实用新型]一种2.5维闭合环型频率选择表面结构

说明书

技术领域

本实用新型属于电磁场与微波技术领域，具体指代一种小型化紧密排布的2.5维闭合环型超宽阻带频率选择表面结构。

背景技术

现代战争进入到了信息化时代，雷达探测到的目标信息决定了目标的命运。飞行器上的雷达天线系统是重要的散射源，在某些频率和视角范围内具有很高的雷达散射截面(RCS)，减小天线系统的RCS是飞行器实现隐身的重要课题。传统飞行器介质天线罩在全频段“透明”，无隐身效果，因此透波/隐身多功能一体化天线罩的设计显得极为重要，例如如何减小飞行器头部的雷达天线的后向散射成为影响飞行器隐身性能的关键因素之一。普通的介质天线罩不能减小RCS，吸波材料的应用虽然能够减小后向散射，但同时会影响到飞行器的正常通信。而在介质天线罩中应用频率选择表面结构，即频率选择表面技术(Frequency Selective Surface，FSS)则可以克服以上缺陷，由于FSS具有空间滤波特性，能够有效地控制电磁波的反射和透射性能。

频率选择表面(Frequency Selective Surface，FSS)是由大量周期性排列、具有特定形状的金属贴片单元或金属平面间缝隙所组成的二维结构，当入射电磁波频率在单元的谐振频率上时，FSS呈现出全反射(贴片型)或全透射(孔径型)，其他频率的电磁波可透过FSS(贴片型)或被全反射(孔径型)，因此FSS可有效的控制电磁波的传输特性。而正是由于FSS具有空间滤波特性，能够有效地控制电磁波的反射和透射性能，所以借助在外壳、保护罩上加载FSS的方法，可以有效地保证低频电子设备在正常工作的同时，不受其他信号的影响。

目前绝大多数的频率选择表面研究都针对窄带和宽带频率选择表面，而对超宽带频率选择表面的研究却比较少，这是由于频率选择表面的超宽带特性需要极小的单元间距，同时又需要保证在大角度入射下谐振频点的稳定性，具有相当的难度。由于频率选择表面本质上是一种空间的滤波器，其工作带宽是一个很重要的指标，超宽的带宽在飞行器隐身设计、电磁屏蔽等实际应用场合有着迫切的工程需求。尤其在雷达的常见频段(如S波段、C波段、X波段)内，能覆盖多个频段的超宽带频率选择表面设计能以最精简的结构提供隐身性能。

期刊文献：Shi Y,Tang W,Zhuang W,et al.Miniaturised frequency selective surface based on 2.5-dimensional closed loop[J].Electronics Letters,2014,50(23):1656-1658；期刊论文提出了一种2.5维正交环型的带阻频率选择表面，其中的仿真表明，该频率选择表面的谐振频点为2.85GHz，呈一个窄带带阻频响特性。单元大小为0.048λ₀*0.048λ₀，阻带中心的最大抑制达到-25dB，且在各种不同极化和不同角度的入射波情况下，此频率选择表面呈现了非常稳定的谐振频点。但该技术方案客观存在一个问题，即频率选择表面的带宽过窄，-10dB的阻带仅有500MHz。作为一种滤波材料，频率选择表面工作带宽是一个重要指标，窄带显然不能满足所有的应用场合。

期刊文献：Hussain T,Cao Q,Kayani J,et al.Miniaturization of Frequency Selective Surfaces using 2.5-Dimensional Knitted Structures:Design and Synthesis[J].IEEE Transactions on Antennas&Propagation,PP(99):1-1；其目的为设计一种小型化的2.5维频率选择表面结构，为小型工作尺寸的滤波透波需求提供结构方案。单元尺寸10毫米*10毫米，结构总体厚度1.6毫米，具有相当的小型化程度。-10dB带宽从1.2GHz到2.8GHz，相对带宽达到80％，属于超宽带频率选择表面。但该技术方案仍没有达到100％相对带宽以上的超宽带，且小型化程度仍有提高的空间。

发明内容

针对于上述现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种2.5维闭合环型频率选择表面结构，以解决上述现有技术中存在的缺陷。本实用新型保证了频率选择表面结构具有超宽阻带特性的同时，极大地减小了频率选择表面的等效单元尺寸，可以自由地和绝大部分厚度的蒙皮、外壳、保护罩等结构进行结合，从而发挥其独特的电性能。

为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：