CN104767012A - 频率选择表面 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种频率选择表面，包括100个单元、底板，所述单元排列成10行10列，每一行的单元在水平方向对齐，每一列的单元在垂直方向对齐，所述单元为正方形薄片，边长为5.8mm，厚度为0.1mm，在所述单元的正中开有一正方形孔，所述正方形孔的边长为4.2mm，所述各单元之间的间距为1.9mm，所述单元由相对介电常数为1，电导率为200s/m的材料制成，附着于绝缘材料制成的底板上。本发明尺寸小，便于和系统共形，便于安装。本发明的FSS结构吸波范围带宽大，可在2-18GHz的超宽带范围内进行吸波，反射系数小于-15dB，特别适合用于超宽带天线领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种频率选择表面，属于微波技术领域。
背景技术
频率选择表面(frequency selective surface-FSS)，简称为FSS，是一种多维的周期性结构，这种选择结构对电磁波的透射和反射具有良好的选择性，在其带通范围内，电磁波可以顺利通过FSS结构，而在其带阻范围内，电磁波则完全被反射回去，通过对周期性结构的调整、设计，可以得到不同的带通以及带阻范围。
从结构上来说，FSS结构是由若干个FSS单元通过不同的排列组合形成的一种周期性结构，若电磁波的频率与FSS单元的谐振频率相同时，FSS即可呈现全透射或全反射特性，一般来说贴片型的FSS呈现全反射特性，孔径型的FSS呈现全透射特性。
利用FSS的频率选择特性，可以设计出滤波器等微波元器件，且随着材料科学技术与加工技艺的迅速发展，FSS的发展非常迅速，具有易于加工、体积小等优点，引起了各方面的重视。但是，现有的FSS要么是体积大，不便于共形，要么就是吸波带宽小，实用性不高。因此，研制一种吸波带宽大、尺寸小的FSS具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种频率选择表面，解决现有的FSS体积大，不便于共形，吸波带宽小，实用性不高的技术问题。
本发明的目的通过以下技术方案予以实现：
一种频率选择表面，包括100个单元1、底板3，所述单元1排列成10行10列，每一行的单元1在水平方向对齐，每一列的单元1在垂直方向对齐，所述单元1为正方形薄片，边长为5.8mm，厚度为0.1mm，在所述单元1的正中开有一正方形孔2，所述正方形孔2的边长为4.2mm，所述各单元1之间的间距为1.9mm，所述单元1由相对介电常数为1，电导率为200s/m的材料制成，附着于绝缘材料制成的底板3上。
本发明的目的还可以通过以下技术措施来进一步实现：
前述频率选择表面，其中单元1的材质是金属；
前述频率选择表面，其中单元1的材质是导电体涂层；
前述频率选择表面，其中单元1的材质是半导体薄膜；
前述频率选择表面，其中单元1的材质是纳米薄膜；
前述频率选择表面，其中单元1的材质是导电油墨涂层和慢干水。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明的FSS结构尺寸小，仅为60mm*60mm左右，便于和系统共形，便于安装。
2.本发明的FSS结构吸波范围带宽大，可在2-18GHz的超宽带范围内进行吸波，反射系数小于-15dB，特别适合用于超宽带天线领域。
3.本发明的FSS结构用于天线吸波中，只需调整高度或方向即可对不同的天线进行吸波，不影响原天线的性能，不破坏原天线的几何结构。
附图说明
图1为频率选择表面整体结构图；
图2为频率选择表面单元结构图；
图3为本发明频率选择表面辐射方向图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
FSS结构的性能除了和FSS单元的尺寸、周期性排列方式有关外，还和本身选取的材质有关。传统的FSS材质是金属或导电体涂层，还可以使用半导体薄膜、纳米薄膜作为FSS材质，更新颖的可通过导电油墨涂层和慢干水来实现。但无论采用哪种材质，都可以将这种材质等效为一个具有特定相对介电常数和特定电导率的模型。
如图1所示，是频率选择表面整体结构图。其包括100个单元1、底板3，所述单元1排列成10行10列，每一行的单元1在水平方向对齐，每一列的单元1在垂直方向对齐，所述单元1为正方形薄片，边长L1为5.8mm，厚度为0.1mm，如图2为频率选择表面单元结构图；在所述单元1的正中开有一正方形孔2，所述正方形孔2的边长L2为4.2mm，所述各单元1之间的间距L3为1.9mm，所述单元1由相对介电常数为1，电导率为200s/m的材料制成，附着于绝缘材料制成的底板3上。本发明频率选择表面整体边长尺寸L约60mm。
本发明FSS结构适合于平面螺旋天线，安装过程简单，即FSS直接放置在天线下方，天线的中心处和FSS面的中心的连线和天线面垂直。
平面螺旋天线是双向辐射的天线，即天线上方和下方均有辐射半球。通过安装本发明的FSS，实现了天线的单向辐射特性。FSS到天线辐射面的下表面距离H1，FSS面到下方等效接地板的距离H2，对于不同的天线，可以通过上下调整H1/H2距离，来获得更好的吸波结果。如图3给出了天线的辐射方向图，本发明可在2-18GHz的超宽带范围内进行吸波，图3其中A、B、C、D分别是2GHz、8GHz、12GHz、16GHz时的辐射方向图，平面螺旋天线是双向辐射天线，而图3所示辐射方向图仅为半球，表明了本发明的FSS具有良好的吸波特性。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。
Claims (6)
1.一种频率选择表面，其特征在于，包括100个单元(1)、底板(3)，所述单元(1)排列成10行10列，每一行的单元(1)在水平方向对齐，每一列的单元(1)在垂直方向对齐，所述单元(1)为正方形薄片，边长为5.8mm，厚度为0.1mm，在所述单元(1)的正中开有一正方形孔(2)，所述正方形孔(2)的边长为4.2mm，所述各单元(1)之间的间距为1.9mm，所述单元(1)由相对介电常数为1，电导率为200s/m的材料制成，附着于绝缘材料制成的底板(3)上。
2.如权利要求1所述的频率选择表面，其特征在于，所述单元(1)的材质是金属。
3.如权利要求1所述的频率选择表面，其特征在于，所述单元(1)的材质是导电体涂层。
4.如权利要求1所述的频率选择表面，其特征在于，所述单元(1)的材质是半导体薄膜。
5.如权利要求1所述的频率选择表面，其特征在于，所述单元(1)的材质是纳米薄膜。
6.如权利要求1所述的频率选择表面，其特征在于，所述单元(1)的材质是导电油墨涂层和慢干水。
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