[实用新型]一种改进型多功能有源频率选择表面

说明书

本实用新型公开了一种改进型多功能有源频率选择表面，包含介质基底和正交排布在介质基底两侧的由呈周期性排布的金属单元组成的金属周期阵列；金属单元呈正方形，包含两个金属细线结构、两个金属开槽T形结构和一个PIN二极管；金属开槽T形结构包含横边和T形结构；两个金属细线结构平行设置，两个金属开槽T形结构的横边和T形结构的横边平行设置，T形结构的竖边通过PIN二极管连成一条直线。相邻金属单元中两个金属开槽T形结构的横边之间加载变容二极管。本实用新型集电磁开关、极化选择和频率调谐三种电磁功能于一体，能更为主动操控电磁波，在智能建筑和通信系统中的多功能设备等方面都有重要的应用前景。

技术领域

本实用新型涉及电磁超材料技术领域，具体涉及一种改进型多功能有源频率选择表面。

背景技术

频率选择表面（Frequency Selective Surface, FSS）是由周期性排布的金属贴片或缝隙组成，具有良好的空间滤波特性，能够在传输带内电磁波的同时反射带外电磁波。

传统的无源FSS在加工之后，其电磁性能就基本固定了，无法在随外部环境变化而改变。有源频率选择表面（Active Frequency Selective Surface, AFSS）能够通过改变外加激励（如电压大小、电场强度和光强度等）来主动改变FSS的电磁性能。电控AFSS能够通过加载有源器件（如PIN二极管、变容二极管等）来实现可重构的电磁特性，为了控制这些有源器件的状态，通常需要在AFSS阵列内添加偏置线。然而，额外的馈线会极大地影响AFSS的电磁特性（如频率偏移、插损增加和虚假信号响应等），同时会增加制作难度和制作成本。通过合理设计AFSS的拓扑结构，将金属周期结构本身作为馈线，能够去除AFSS阵列内部冗余的馈线，极大地减小馈电系统带来的负面影响。有源器件通常具有串联型和并联型两种馈电形式。串联型馈电同时对一排有源器件进行馈电，其外加偏置电压值会随有源器件数量的增加而增大，更为严重的是，当某个有源器件损坏不工作时，其所在一整排的有源器件便都不能正常工作，从而影响整个有源频率选择表面的电磁特性。因此，有必要研究和设计有源器件的并联馈电形式。

尽管目前有很多具有电控可重构特性的AFSS见诸报道，但是由于其功能单一，使得这些设计在很多时候无法满足外部复杂电磁环境对电子设备的功能多样性和状态可调性等要求。因此，有必要研究集电磁开关、极化选择和频率调谐等多种电磁功能于一体的多功能AFSS，为电磁隐身、电磁兼容和可重构器件设计提供重要的技术支持，具有重要的军事和民用价值。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种改进型多功能有源频率选择表面，首次将电磁开关、极化选择和频率调谐等三种电磁功能集成于同一结构，能有效解决现有有源频率选择表面功能单一等问题。

本实用新型为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种改进型多功能有源频率选择表面，包括介质基底、设置在介质基底上侧的第一金属周期阵列、以及设置在介质基底下侧的第二金属周期阵列；

所述第一金属周期阵列、第二金属周期阵列均包括若干个呈周期性阵列分布的金属单元；

所述金属单元呈中心对称的正方形，包含两个金属细线结构、两个金属开槽T形结构和一个PIN二极管；

所述两个金属开槽T形结构均包含一条横边和一个T形结构，所述T形结构包含一条长边和一条垂直于该长边的短边，所述横边、短边在长边的两侧，且所述横边和所述长边平行；其中，一个金属开槽T形结构中T形结构的短边通过所述PIN二极管和另一个金属开槽T形结构中T形结构的短边连成一条直线，两个金属开槽T形结构的横边和金属单元正方形其中两条平行的边平行；

所述两个金属细线结构位于所述两个金属开槽T形结构的长边之间，分别设置在金属单元正方形另外两条平行的边上；