[发明专利]高谐振点对低谐振点的比值为低值的小型化频率选择表面

说明书

本发明提出一种低频数比小型化的频率选择表面，主要解决现有双频带频率选择表面存在低频段两谐振频点距离较远和单元电尺寸大的技术问题。其包括介质板(2)、印制在介质板上表面的金属贴片(1)和下表面的金属贴片(3)、金属通孔(4)和连接相邻单元的金属连接线(5)，每个金属贴片均由布设在介质板表面的四条金属条带组成，前两条形成TE极化的两个谐振点，后两条形成TM极化的两个谐振点，上、下金属贴片同一极化的四条金属条带通过金属通孔连接，以延长电流路径。本发明实现了在具备低频数比特性的同时，还具有良好的小型化效果，且对于不同的极化和角度均能保持稳定的性能，可应用于通信系统的天线副反射面和小型通信设备。

技术领域

本发明属于电磁场及微波技术领域，具体是一种高谐振点对低谐振点的比值为低值的小型化频率选择表面，可用于通信系统的天线副反射面和小型通信设备。

背景技术

频率选择表面是一种二维的周期阵列结构，由大量的无源谐振单元组成，在本质上表现为空间滤波器，在单元的谐振频率附近，与电磁波相互作用呈现出全反射或全透射特性，这种特性被称为频率选择特性。频率选择表面一般被分为两大类,一种是金属贴片,另一种是与之互补的缝隙结构，通常贴片型频率选择表面具有带阻滤波特性，而缝隙型频率选择表面具有带通滤波特性，频率选择表面本身不吸收能量,它的响应特性随频率而变化。由于特殊结构所造成的这种特性，使得频率选择表面得以广泛的应用在各个方面，比如：天线罩、天线副反射面、吸波材料、极化器等。

随着现代无线通信和电子设备的快速发展，频谱资源变得十分紧张，因此双频带或多频带的频率选择表面应运而生。因其具有两个或多个工作频段，所以可以用于设计通信系统的天线副反射面，通过反射或透射从馈源发出的不同频率的电磁波，达到天线多频复用的目的，进而提高天线的使用效率，在解决频谱资源紧张问题的同时，提高通信设备的抗干扰能力。且传统的频率选择表面由于谐振单元点尺寸较大，在想要达到理想的无限大平面效果时，由于有限空间的限制则不能包含足够多数量的无源谐振单元，同时大的电尺寸导致电磁波斜入射时在相邻单元间产生大的相位差。使频率选择表面的角度稳定性变差。而小型化可以有效的解决这些问题，使单元的谐振频率远离栅瓣和介质表面波，改善频率响应效果。双频小型化的频率选择表面可以广泛的应用在小型通信设备中，有效的拓宽了频率选择表面的应用范围。

双频带频率选择表面在应用中往往需要工作在两个靠的很近的频带，以高谐振点对低谐振点的比值称频数比，通常将这种频率选择表面称做低频数比频率选择表面。低频数比在高频段的实现是比较容易的，但对于低频段，往往在保证大角度入射稳定性的前提下，要想再保证同时实现低的频数比且较高小型化程度是有一定难度的。如2017年，在IEEEMicrowave and Wireless Companents Letters期刊的第27卷第3期上发表的一篇名为《AnAngularly Stable Dual-Band FSS With Closely Spaced Resonances UsingMiniaturized Unit Cell》的论文，公开了一种双频带频率选择表面，该双频带频率选择表面是通过在介质板的上表面印制曲折形的金属条带，形成了频数比为1.29的谐振单元结构。但这种结构小型化程度仅为0.065个谐振波长，并没有实现同时保证低频数比和高小型化程度的特性。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术存在的缺点，提出一种高谐振点对低谐振点的比值为低值的小型化频率选择表面，以使双频带频率选择表面同时实现低频数比和小型化程度高的特性。

为实现上述目的，本发明这种高谐振点对低谐振点的比值为低值的小型化频率选择表面，包括M×N个周期排列的频率选择表面单元，M≥5，N≥5，其特征在于：每个频率选择表面单元包含介质板、上金属贴片、下金属贴片、金属通孔和连接相邻单元的金属连接线；

所述上金属贴片和下金属贴片分别印制在介质板的上、下表面，每个金属贴片均由排布在介质板表面的四条金属条带组成；