[发明专利]基于变容二极管的有源频率选择表面结构

说明书

本发明提供了一种基于变容二极管的有源频率选择表面结构，包括介质板，以及分别设置在介质板上、下表面的顶层金属层、底层金属层；介质板上设置有贯穿该介质板并与顶层金属层和底层金属层相连通的金属通孔；底层金属层包括一竖直居中设置的第一金属片，以及沿该第一金属片对称设置的两个第二金属片，且每个第二金属片均呈水平居中分布；顶层金属层包括一中心金属片，以及四个环绕设置在该中心金属片四周、呈中心对称分布的金属片；相邻两个金属片之间形成金属缝隙，变容二极管加载在金属缝隙之间。该结构基于变容二极管的加载，结构简单、馈电方式简便，谐振频率可调且移动范围宽，且保持了谐振频率对极化的不敏感性，适用于复杂电磁环境。

技术领域

本发明涉及一种频率选择表面结构，具体涉及一种基于变容二极管的有源频率选择表面结构，属于电磁波技术领域。

背景技术

频率选择表面(Frequency Selective Surface，FSS) 是一种二维周期阵列结构，就其本质而言是一个空间滤波器，与电磁波相互作用表现出明显的带通或带阻的滤波特性。频率选择表面具有特定的频率选择作用，因此被广泛地应用于微波、红外至可见光波段。此外，由于其对空间传输的电磁波具有良好的滤波性，使其在军事与民用通信，特别是雷达、天线罩、飞行器隐身等方面受到广泛应用，同时也被应用于电磁隐身、电磁兼容、电子对抗等领域。

目前研究较多、应用广泛的频率选择表面均为无源频率选择表面，但加工成型后，成品的无源频率选择表面因其谐振频率、工作带宽等电磁特性固定，无法调整或改变，因而无法快速适应多变的电磁环境并最大化发挥其滤波特性。因此，结构简单的有源频率选择表面结构受到广泛重视，同时，如何在现有有源频率选择表面结构的基础上进行改进，设计出一种馈电方式简便、工作带宽及谐振频率可调及能够适应复杂电磁环境的有源频率选择表面结构，就成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于变容二极管的有源频率选择表面结构，该结构简单、馈电方式简便，工作带宽及谐振频率可调且移动范围宽，适用于复杂电磁环境。

为实现以上目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于变容二极管的有源频率选择表面结构，包括介质板，以及分别设置在该介质板上、下表面的顶层金属层、底层金属层；所述介质板上设置有贯穿该介质板并与所述顶层金属层和底层金属层相连通的金属通孔；所述底层金属层包括一竖直居中设置的第一金属片，以及沿该第一金属片对称设置的两个第二金属片，且每个所述第二金属片均呈水平居中分布；所述顶层金属层包括一中心金属片，以及四个环绕设置在该中心金属片四周、呈中心对称分布的金属片；相邻两个所述金属片之间形成金属缝隙，变容二极管加载在所述金属缝隙之间。

进一步地，所述金属通孔包括位于所述介质板四边中点位置处的半圆形通孔，以及位于所述中心金属片两端的圆形通孔。

进一步地，所述第一金属片的两端分别与两个所述半圆形通孔贯穿连接，所述第二金属片在靠近所述第一金属片的一端设有一圆形通孔、另一端与一半圆形通孔贯穿连接。

进一步地，所述半圆形通孔与所述圆形通孔的孔径相同。

进一步地，所述金属片包括两个呈水平对称分布的第三金属片和两个呈竖直对称分布的第四金属片，且所述第三金属片与所述第四金属片的形状、尺寸一一对应。

进一步地，所述第三金属片和第四金属片均为不规则的六边形。

进一步地，所述第一金属片、第二金属片和中心金属片均为矩形。

进一步地，所述介质板的型号为Rogers RT/duroid 5880 ，介电常数为2.2。

进一步地，所述介质板为正方形。

与已有技术相比，本发明具有如下有益效果：