[发明专利]具有超宽透波带的吸波与透波一体化频率选择表面

说明书

本发明提供一种具有超宽透波带的吸波与透波一体化频率选择表面。技术方案是：包括周期性设置的FSS单元，每个FSS单元均相同；每个FSS单元包括三层结构，分别为：第一层、第二层和第三层。其中，第一层包括介质板(1)，介质板(1)上表面的中心为金属贴片(2)，金属贴片(2)的形状为N臂方螺旋结构，在金属贴片(2)的周围是均匀排布的金属条带(3)，每个金属条带(3)通过电阻(4)与金属贴片(3)相连；第二层为空气夹层(5)；第三层为透波层(6)。本发明不仅可以实现超宽带、高透过率、高角度稳定性透波带，并且在透波带外还可以产生吸波特性。此外，本发明结构简单，易于加工。

技术领域

本发明属于电磁周期结构技术领域，涉及吸波与透波一体化FSS(FrequencySelective Surface，频率选择表面)的设计。

背景技术

FSS是一种能够实现空间电磁波调控的有效手段。已经被广泛地被应用于雷达和通信系统中。具有高透过率的FSS可以被用作天线罩等领域，具有高反射率的FSS可以应用于电磁防护，电磁屏蔽等领域。所以设计具有各种不同特性的FSS是微波领域的一个重要研究和发展方向。

具有超宽带、高透过率特性的FSS通常被应用于隐身天线罩的设计。通过将FSS设计为锥形、曲面等形式，以及采用与天线的共形方式，可以有效的实现雷达和通信系统中天线雷达RCS(Radar Cross Section，散射截面积)的减缩。上述方法对单站雷达有显著的隐身效果。但是随着双战与多站雷达的广泛应用，雷达照射到天线罩上反射到其它方向的电磁波会被位于该方向的雷达接收机接收，在某些方向可能出现RCS显著增强的效果，导致天线罩的隐身效果下降或失效。一种理想的降低双战/多站RCS的解决方案是在FSS透波带外，将FSS设计为吸波特性。因此吸波与透波一体化FSS的概念被提出来，而且近年来吸引了众多学者的关注。

在雷达和通信系统中，超宽带通常是指相对带宽大于20％或25％。更宽的工作带宽意味着更大的信息容量，更强的抗干扰能力。所以吸波与透波一体化FSS天线罩也期待具有更宽的透波带宽。参考文献一(Q.Chen,D.Sang,M.Guo,and Y.Fu,MiniaturizedFrequency-Selective Rasorber With a Wide Transmission Band Using CircularSpiral Resonator,IEEE Transactions on Antennas and Propagation,vol.67,pp.1045)公开了一种具有超宽透波带的吸波与透波一体化FSS，其小于1dB插损的透波带工作在8.3–11.07GHz，绝对带宽为3.4GHz,相对带宽30.2％。在透波带内，斜入射角小于30度时具有相对稳定的透波带。为了实现宽带透波，该FSS采用具有单极化特征的双层圆螺旋结构，形成正六边形布局，实现极化不敏感特性，该FSS可以实现良好的宽带特性，但是设计复杂，且主要的上层谐振结构为正反两面布局，加工难度大。参考文献二(Z.Wang,J.Fu,Q.Zeng,M.Song,and T.A.Denidni,Wide-Band Transmissive Frequency-SelectiveAbsorber,IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters,p.1-1)也公开了一种具有超宽透波带的吸波与透波一体化FSS，其小于1dB插损的透波带工作在5.4-7.1GHz，绝对带宽为1.7GHz,相对带宽27.2％。在透波带内，斜入射角在20度以内具有相对稳定的透波带。该FSS的上层谐振结构是一个形似“狗骨头”的单极化谐振结构，形成两个正交的布局，实现极化不敏感特性，该FSS可以实现良好的超宽带特性，但是角度稳定性差，通带特性随着斜入射角度的增大有大幅度的波动。此外上述两种FSS的上层结构都需要进行极化不敏感的单独设计，所以相对复杂。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有超宽带、高透过率、高角度稳定性透波带的吸波与透波一体化FSS。