[发明专利]一种宽频带高功率微波自适应防护装置

说明书

本发明属于空间强电磁场防护领域，具体涉及一种宽频带高功率微波自适应防护装置。为解决目前防护装置工作频段低，带宽较窄的问题，本装置包括开关型超表面、两层带通频率选择表面、三层介质板；其中，开关型超表面印制在上层介质板的上表面；两层带通频率选择表面印制在中层与下层介质板的上表面，两层带通频率选择表面结构相同；三层介质板中间是空气层；开关型超表面每一个单元有两个方形金属环组成，外侧金属环与相邻单元相接，构成网格结构；内层方形环的四条边中点处蚀刻四个缝隙，并且在四个缝隙上跨接PIN二极管；带通频率选择表面的每个单元结构是在金属片上蚀刻有四个菱形缝隙。

技术领域

本发明属于空间强电磁场防护领域，具体涉及一种宽频带高功率微波自适应防护装置。

背景技术

随着高功率微波武器(HPMW)的技术不断发展，世界各国都在积极应对HPMW产生的潜在威胁。高功率微波(HPM)能够通过在微波频谱中辐射大量的电磁能量来干扰或破坏电子设备。当高能微波信号作用于电子设备时，如果高能波的频率与电子设备的工作频率相同，会通过耦合进入系统内部变化为大电流，会导致元器件过热甚至击穿。此外，系统的接收和放大模块可能会将高功率微波进一步放大，损坏整个设备。因此，研究电子设备在高功率微波环境下的防护具有重要意义。

对HPM的空间防护所使用的技术通常为吸波器和滤波器，吸波器的主要工作原理在于吸收特定频段的电磁波来减小透过防护装置的功率(S.Sugimoto et al.,“M-typeferrite composite as a microwave absorber with wide bandwidth in the GHzrange,”IEEE Trans.Magn.,vol.35,no.5,pp.3154–3156,Sep.1999.)。滤波器主要使用频率选择表面反射工作频带外的信号(Z.L.Wang,K.Hashimoto,N.Shinohara,andH.Matsumoto,“Frequency-selective surface for microwave power transmission,”IEEE Trans.Microw.Theory Techn.,vol.47,no.10,pp.2039–2042,Oct.1999.)。但是这两种方法都有一些缺陷。加载吸波器需要吸收入射波能量从而使得进入系统的电磁波不会对系统产生影响，但是同时这种材料也会将工作信号的能量吸收，影响设备的正常工作；使用频率选择表面可以反射带外信号，但是其工作频带内的高功率微波不会被反射，具有一定的隐患。能量选择表面作为一种自适应防护的有源超表面可以根据入射波场强大小开启或者关闭防护模式，可以很好的防护带内电磁波。但由于表面使用的元器件尺寸以及加工工艺等影响其防护带宽一般在0～3GHz左右，工作频带较低。

鉴于有源超表面防护频带较窄以及工作频段低等问题。本发明提出了一种具有宽频带高屏蔽效能的高功率微波防护装置。

发明内容

本发明为了解决目前有源超表面在高功率微波防护方面防护带宽小，屏蔽效能较低等问题，提出了一种具有开关特性的超表面与带通频率选择表面级联防护的装置。

为了达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：