[发明专利]应用于超宽带天线的2.5D超宽带频率选择表面结构

说明书

本发明公开的应用于超宽带天线的2.5D超宽带频率选择表面结构，包括介质支撑层，介质支撑层的一侧面贴附有金属单元层，金属单元层包括至少一个金属单元结构，每个金属单元结构上都开设有贯穿于介质支撑层的金属化通孔组。本发明应用于超宽带天线的2.5D超宽带频率选择表面结构，具有结构简单、面积小、易加工和易集成的特点，同时能在UWB(3.1GHz‑10.6GHz)频段内实现反射，其他频段内实现透射。

技术领域

本发明属于电磁场与微波技术领域，具体涉及一种应用于超宽带天线的2.5D超宽带频率选择表面结构。

背景技术

频率选择表面(FSS)由周期性排列的金属贴片或孔径单元组成。当不同极化电磁波从不同角度入射到其表面时，在其通带范围内，电磁波表现为透射特性；在其阻带范围内，电磁波被反射回去，表现为反射特性，从而完成频率和极化的选择。利用频率选择表面的频率选择性，FSS在滤波器、天线增益增强、雷达散射截面积(RCS)缩减、吸波材料、超宽带多入多出(U WB–MIMO)天线阵列等领域得到了广泛的应用。

FSS结构对不同频率的电磁波入射表现出不同的选择作用，其主要取决于几何形状、单元尺寸、单元间隔、介质支撑材料电特性、激励波入射角度及极化方式等因素。电磁技术和相关产业的发展要求FSS结构能够在形状简单、面积小的同时，具有良好的频率选择特性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种应用于超宽带天线的2.5D超宽带频率选择表面结构，具有结构简单、面积小、易加工和易集成的特点，同时能在UWB(3.1GHz-10.6GHz)频段内实现反射，其他频段内实现透射。

本发明所采用的技术方案是：应用于超宽带天线的2.5D超宽带频率选择表面结构，包括介质支撑层，介质支撑层的一侧面贴附有金属单元层，金属单元层包括至少一个金属单元结构，每个金属单元结构上都开设有贯穿于介质支撑层的金属化通孔组。

本发明的特点还在于，

金属单元结构包括贴附在介质支撑层一侧面的正四边形环状贴片，正四边形环状贴片与其上的金属化通孔组同心，金属化通孔组为一组大小相同的金属化通孔，金属化通孔以相同的间隔设置在正四边形环状贴片的四条边上，正四边形环状贴片每条边上的金属化通孔数量相同，正四边形环状贴片的宽度与每个金属化通孔的直径均相同。

金属单元层包括有多个金属单元结构，则多个金属单元结构的排列方式为：按照N*M周期性矩阵式一个紧挨一个排列在设定的介质支撑层上，N＞1,M＞1。

金属单元结构的组合的谐振频率与UWB频率相同，均为：3.1GHz～10.6GHz。

介质支撑层的厚度不超过超宽带天线所发射电磁波四分之一的波长，介质支撑层采用相对介电常数为4.3、损耗角正切0.0025的材料。

本发明的有益效果是：本发明的应用于超宽带天线的2.5D超宽带频率选择表面结构可直接在介质支撑层上蚀刻金属单元层，通用加工工艺即可满足，且介质板材为市场通用基板，成本较低，易批量生产；本发明中的金属单元层采用新型的金属单元结构，该金属单元结构的结构简单、工整，易于建模，加工难度低，通用加工工艺即可满足精度要求；频率选择表面尺寸很小，介质支撑层为4.2mm×4.2mm，贴附金属单元层，金属单元层尺寸约为0.042波长(对应频率3GHz)，工作带宽满足UWB频率范围要求；频率选择表面能够在较少的重复结构内完成频率选择效果，在特定频率(UWB，3.1GHz-10.6GHz)频段内实现电磁波反射，其他频段内实现透射，进而改善超宽带天线各方面的性能。

附图说明

图1是本发明的应用于超宽带天线的2.5D超宽带频率选择表面结构的上表面结构示意图；

图2是本发明的应用于超宽带天线的2.5D超宽带频率选择表面结构的下表面结构示意图；