CN109449601B - 一种基于低通和带通多层耦合的超宽带频率选择表面单元 - Google Patents

一种基于低通和带通多层耦合的超宽带频率选择表面单元 Download PDF

Info

Publication number
CN109449601B
CN109449601B CN201811288269.9A CN201811288269A CN109449601B CN 109449601 B CN109449601 B CN 109449601B CN 201811288269 A CN201811288269 A CN 201811288269A CN 109449601 B CN109449601 B CN 109449601B
Authority
CN
China
Prior art keywords
pass
ultra
regular triangle
metal
layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201811288269.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109449601A (zh
Inventor
宋应龙
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to CN201811288269.9A priority Critical patent/CN109449601B/zh
Publication of CN109449601A publication Critical patent/CN109449601A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109449601B publication Critical patent/CN109449601B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q15/00—Devices for reflection, refraction, diffraction or polarisation of waves radiated from an antenna, e.g. quasi-optical devices
    • H01Q15/0006—Devices acting selectively as reflecting surface, as diffracting or as refracting device, e.g. frequency filtering or angular spatial filtering devices
    • H01Q15/0013—Devices acting selectively as reflecting surface, as diffracting or as refracting device, e.g. frequency filtering or angular spatial filtering devices said selective devices working as frequency-selective reflecting surfaces, e.g. FSS, dichroic plates, surfaces being partly transmissive and reflective
    • H01Q15/0026—Devices acting selectively as reflecting surface, as diffracting or as refracting device, e.g. frequency filtering or angular spatial filtering devices said selective devices working as frequency-selective reflecting surfaces, e.g. FSS, dichroic plates, surfaces being partly transmissive and reflective said selective devices having a stacked geometry or having multiple layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/42—Housings not intimately mechanically associated with radiating elements, e.g. radome
    • H01Q1/422—Housings not intimately mechanically associated with radiating elements, e.g. radome comprising two or more layers of dielectric material

Landscapes

  • Aerials With Secondary Devices (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于低通和带通多层耦合的超宽带频率选择表面单元，包括三层金属板和两层介质板，两层介质板分别设置在三层金属板之间；第一层金属板和第三层金属板的结构相同并均具有低通特性，第二层金属板具有带通特性。本发明将低通和带通的金属层通过一定参数的介质基板相连接，然后通过调节金属层之间的距离，也就是调节介质板的厚度，就可以实现超宽带频率响应特性。

Description

一种基于低通和带通多层耦合的超宽带频率选择表面单元
技术领域
本发明涉及频率选择表面(frequency selective surface，简称FSS)，特别涉及一种基于低通和带通多层耦合的超宽带频率选择表面单元。
背景技术
频率选择表面一般是一维或二维的周期结构，是一种空间滤波器，对电磁波的频率以及极化具有不同的选择特性。随着隐身与反隐身技术的发展，对超宽带隐身天线罩的需求越来越迫切，而隐身天线罩经常采用的就是频率选择表面技术。
现有的研究中，可以看到一些基于低通和高通多层耦合结构来实现超宽带功能的频率选择表面，但就现有结果来看，这类结构的超宽带频率选择表面的选择性并不高，即位于通带两侧的过渡带对应的频率范围往往较宽，并且其角度稳定性欠佳，一般只能实现30度斜入射波的稳定超宽带性能。另外，还缺乏有关超宽带频率选择表面设计的规律和方法。因此，如何有方法规律依据地设计高选择性、高角度稳定性的超宽带频率选择表面是一个亟待解决的问题。
发明内容
发明目的：针对上述现有技术，提出一种基于低通和带通多层耦合的超宽带频率选择表面单元，实现超宽带频率响应特性。
技术方案：一种基于低通和带通多层耦合的超宽带频率选择表面单元，包括三层金属板和两层介质板，所述两层介质板分别设置在三层金属板之间；第一层金属板和第三层金属板的结构相同并均具有低通特性，第二层金属板具有带通特性。
进一步的，所述超宽带频率选择表面单元的水平截面为正三角形，所述第一层金属板由分别位于正三角形的三个顶角处的60度扇形金属贴片构成；所述第二层金属板由外层正三角形环，位于所述外层正三角形环内侧并中心重合的正三角形金属贴片构成，所述外层正三角形环和正三角形金属贴片之间留有正三角形环状镂空通道，所述正三角形金属贴片中央设有倒置的正三角形镂空。
进一步的，所述超宽带频率选择表面单元的水平截面为正方形，所述第一层金属板由分别位于正方形的四个顶角处的90度扇形金属贴片构成；所述第二层金属板由外层正方形环，位于所述外层正方形环内侧并中心重合的正方形金属贴片构成，所述外层正方形环和正方形金属贴片之间留有正方形环状镂空通道。
进一步的，所述超宽带频率选择表面单元的正三角形水平截面的高为6mm，所述60度扇形金属贴片的半径为2.1mm；所述外层正三角形环的宽度为0.4mm，所述外层正三角形环与正三角形金属贴片顶点之间的距离为1.2mm，所述倒置的正三角形镂空的高为1.2mm；所述介质板为厚度2.1mm的Rogers RO4350(tm)，相对介电常数为3.66。
进一步的，所述超宽带频率选择表面单元的正方形水平截面的边长为6mm，所述90度扇形金属贴片的半径为2.1mm，所述外层正方形环的宽度为0.5mm，所述外层正方形环的外边缘到所述正方形金属贴片的边缘垂直距离为1mm，所述介质板为厚度2.4mm的RogersRT/duroid 6002(tm)，相对介电常数为2.94。
有益效果：本发明的超宽带频率选择表面单元，即通过低通、带通结构的多层耦合，可以实现超宽带的带通特性；并且通过采用一定角度的扇形金属片来代替传统的矩形金属片，可以增强单元自身结构的对称性，便于提高频率选择表面对入射波角度和极化的稳定性；同时多层耦合的低通、带通结构相对于已经出现的多层耦合的低通、高通结构，前者在实现超宽带通带性能的同时，更容易实现过渡带的陡降特性，这也提高了频率选择表面的选择特性。
本发明将低通和带通的金属层通过一定参数的介质基板相连接，然后通过调节金属层之间的距离，也就是调节介质板的厚度，就可以实现超宽带频率响应特性。
附图说明
图1为实施例1截面为正三角形的超宽带频率选择表面单元三维结构示意图；
图2为实施例1超宽带频率选择表面单元的第一、第三层金属板结构示意图；
图3为实施例1超宽带频率选择表面单元的第二层金属板结构示意图；
图4为由两个实施例1单元组成的截面为菱形的超宽带频率选择表面单元三维结构示意图；
图5为菱形的超宽带频率选择表面单元的第一、第三层金属板结构示意图；
图6为菱形的超宽带频率选择表面单元的第二层金属板结构示意图；
图7为实施例1在0～30度角域内TE极化波照射下的传输系数图；
图8为实施例1在0～30度角域内TM极化波照射下的传输系数图；
图9为实施例2截面为正方形的超宽带频率选择表面单元三维结构示意图；
图10为实施例2超宽带频率选择表面单元的第一、第三层金属板结构示意图；
图11为实施例2超宽带频率选择表面单元的第二层金属板结构示意图；
图12为实施例2在0～60度角域内TE极化波照射下的传输系数图；
图13为实施例2在0～60度角域内TM极化波照射下的传输系数图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做更进一步的解释。
实施例1：一种基于低通和带通多层耦合的超宽带频率选择表面单元，包括三层金属板和两层介质板，两层介质板分别设置在三层金属板之间；第一层金属板和第三层金属板的结构相同并均具有低通特性，第二层金属板具有带通特性。如图1至3所示，超宽带频率选择表面单元的水平截面为正三角形，第一层金属板由分别位于正三角形的三个顶角处的60度扇形金属贴片构成。第二层金属板由外层正三角形环，位于外层正三角形环内侧并中心重合的正三角形金属贴片构成，外层正三角形环和正三角形金属贴片之间留有正三角形环状镂空通道，正三角形金属贴片中央设有倒置的正三角形镂空，即正三角形金属贴片与正三角形镂空相邻边相差60度水平角度。
本实施例中，超宽带频率选择表面单元的正三角形水平截面的高h1＝6mm，60度扇形金属贴片的半径r1＝2.1mm；外层正三角形环的宽度d1＝0.4mm，外层正三角形环与正三角形金属贴片顶点之间的距离d2＝1.2mm，倒置的正三角形镂空的高h2＝1.2mm。该单元整体的厚度为4.2mm，每层介质板为厚度2.1mm的Rogers RO4350(tm)，介质板的相对介电常数为3.66。
由图2中的结构单元组成的二维周期结构具有低通特性，由图3中的结构单元组成的二维周期结构具有带通特性，将上述2种单元结构通过介质板进行多层耦合，可以得到图1具有超宽带的特性的超宽带频率选择表面单元。在对该单元进行仿真时，将两个图1所示单元组合起来得到图4所示的结构，然后再进行仿真。仿真采用商业软件HFSS_15.0。如图7所示，在0～30°角域内TE极化波的照射下，该超宽带FSS在5.97GHz—17.26GHz频带范围内的插入损耗不大于3dB，相对带宽约为94％；如图8所示，在0～30°角域内TM极化波的照射下，该超宽带FSS在5.80GHz—17.18GHz频带范围内的插入损耗不大于3dB，相对带宽约为95％；同时在传输通带边缘具有陡降特性，传输系数迅速下降到-10dB以下；可以看到本实例实现了超宽带传输特性，同时具有较高的选择性，对于不同角度和极化方式入射的电磁波均能保持稳定的性能。本实施例中提出的正三角形FSS单元，是一种新颖的单元形式，为FSS单元的小型化提供了参考。
实施例2：一种基于低通和带通多层耦合的超宽带频率选择表面单元，包括三层金属板和两层介质板，两层介质板分别设置在三层金属板之间；第一层金属板和第三层金属板的结构相同并均具有低通特性，第二层金属板具有带通特性。如图9至11所示，超宽带频率选择表面单元的水平截面为正方形，第一层金属板由分别位于正方形的四个顶角处的90度扇形金属贴片构成。第二层金属板由外层正方形环，位于外层正方形环内侧并中心重合的正方形金属贴片构成，外层正方形环和正方形金属贴片之间留有正方形环状镂空通道。
本实施例中，超宽带频率选择表面单元的正方形水平截面的边长P＝6mm，90度扇形金属贴片的半径r2＝2.1mm，外层正方形环的宽度d3＝0.5mm，外层正方形环的外边缘到正方形金属贴片的边缘垂直距离d4＝1mm。该单元整体的厚度为4.8mm，每层介质板为厚度2.4mm的Rogers RT/duroid 6002(tm)，相对介电常数为2.94。
由图10中的结构单元组成的二维周期结构具有低通特性，由图11中的结构单元组成的二维周期结构具有带通特性，将上述两种单元结构通过介质板进行多层耦合，可以得到图9具有超宽带的特性的超宽带频率选择表面单元。由多个图9所示的单元进行二维周期排布得到超宽带FSS，如图12所示，在0～60°角域内TE极化波的照射下，该超宽带FSS在7.06GHz—17.25GHz频带范围内的插入损耗不大于3dB，相对带宽约为85％，同时在传输通带边缘具有陡降特性，传输系数迅速下降到-10dB以下；如图13所示，在0～60°角域内TM极化波的照射下，该超宽带FSS在6.74GHz—16.03GHz频带范围内的插入损耗不大于3dB；相对带宽约为77％，同时在传输通带边缘具有陡降特性，传输系数迅速下降到-10dB以下。可以看到，本实例实现了超宽带传输特性，同时具有较高的选择性，对于不同角度和极化方式入射的电磁波均能保持稳定的性能。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种基于低通和带通多层耦合的超宽带频率选择表面单元，其特征在于：包括三层金属板和两层介质板，所述两层介质板分别设置在三层金属板之间；第一层金属板和第三层金属板的结构相同并均具有低通特性，第二层金属板具有带通特性；
所述超宽带频率选择表面单元的水平截面为正三角形，所述第一层金属板由分别位于正三角形的三个顶角处的60度扇形金属贴片构成；所述第二层金属板由外层正三角形环，位于所述外层正三角形环内侧并中心重合的正三角形金属贴片构成，所述外层正三角形环和正三角形金属贴片之间留有正三角形环状镂空通道，所述正三角形金属贴片中央设有倒置的正三角形镂空。
2.根据权利要求1所述的基于低通和带通多层耦合的超宽带频率选择表面单元，其特征在于：所述超宽带频率选择表面单元的正三角形水平截面的高为6mm，所述60度扇形金属贴片的半径为2.1mm；所述外层正三角形环的宽度为0.4mm，所述外层正三角形环与正三角形金属贴片顶点之间的距离为1.2mm，所述倒置的正三角形镂空的高为1.2mm；所述介质板为厚度2.1mm的Rogers RO4350 (tm)，相对介电常数为3.66。
CN201811288269.9A 2018-10-31 2018-10-31 一种基于低通和带通多层耦合的超宽带频率选择表面单元 Expired - Fee Related CN109449601B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811288269.9A CN109449601B (zh) 2018-10-31 2018-10-31 一种基于低通和带通多层耦合的超宽带频率选择表面单元

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811288269.9A CN109449601B (zh) 2018-10-31 2018-10-31 一种基于低通和带通多层耦合的超宽带频率选择表面单元

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109449601A CN109449601A (zh) 2019-03-08
CN109449601B true CN109449601B (zh) 2020-10-02

Family

ID=65549095

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811288269.9A Expired - Fee Related CN109449601B (zh) 2018-10-31 2018-10-31 一种基于低通和带通多层耦合的超宽带频率选择表面单元

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109449601B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114976534B (zh) * 2022-05-31 2024-05-17 合肥工业大学 一种太赫兹反射式移相器

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104092010A (zh) * 2014-06-12 2014-10-08 华南理工大学 一种基于多层环形缝隙贴片的频率选择表面结构
CN205752470U (zh) * 2016-06-21 2016-11-30 重庆邮电大学 基于频率选择表面的复合型太赫兹带通滤波器
EP3361571A1 (en) * 2017-02-10 2018-08-15 HPS - High Performance Structures, Gestao e Engenharia Lda Thermal multi-layer insulation and radio-frequency absorber blanket

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120212375A1 (en) * 2011-02-22 2012-08-23 Depree Iv William Frederick Quantum broadband antenna
KR101408306B1 (ko) * 2013-04-15 2014-06-17 공주대학교 산학협력단 주파수 특성을 변화시킬 수 있는 주파수 선택표면 구조 및 이를 이용하여 전자파 차단기능을 가지는 블라인드 시스템
CN107146929A (zh) * 2017-03-31 2017-09-08 西安电子科技大学 宽带和角度稳定的有源频率选择表面
CN107689488B (zh) * 2017-07-27 2020-03-27 西安理工大学 应用于超宽带天线的频率选择表面结构
CN107579352B (zh) * 2017-08-11 2019-12-24 西安电子科技大学 一种适用于天线罩的超宽带频率选择表面
CN107623157A (zh) * 2017-08-25 2018-01-23 大连理工大学 一种基于多屏频率选择表面的双通带设计方法
CN107834195A (zh) * 2017-12-05 2018-03-23 上海无线电设备研究所 一种频率选择表面天线罩

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104092010A (zh) * 2014-06-12 2014-10-08 华南理工大学 一种基于多层环形缝隙贴片的频率选择表面结构
CN205752470U (zh) * 2016-06-21 2016-11-30 重庆邮电大学 基于频率选择表面的复合型太赫兹带通滤波器
EP3361571A1 (en) * 2017-02-10 2018-08-15 HPS - High Performance Structures, Gestao e Engenharia Lda Thermal multi-layer insulation and radio-frequency absorber blanket

Also Published As

Publication number Publication date
CN109449601A (zh) 2019-03-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108615976B (zh) 基于雷达罩的双通带/宽阻带可重构频率选择表面
CN105609903B (zh) 选择性高和角度稳定的频率选择表面
CN107579352B (zh) 一种适用于天线罩的超宽带频率选择表面
CN107834195A (zh) 一种频率选择表面天线罩
CN102570020B (zh) 一种矩形度良好和阻带带宽可控的超宽带陷波天线
CN107799903B (zh) 三维新型带吸型宽带频率选择结构
CN111180839B (zh) 基于频率选择表面的宽带电磁波吸收结构
CN106654567B (zh) 容性、感性表面耦合机制小型化高性能高频段通信天线罩
CN106329040B (zh) 一种复合十字形缝隙频率选择表面
CN107425290B (zh) 一种双边陡降带宽可调频率选择表面
CN110265788B (zh) 新型二三维结合的双极化带通型雷达吸波体
CN103151580B (zh) 加载分形结构的双频带亚毫米波频率选择表面
CN106067583A (zh) 一种基于孔径多层结构的高带外抑制度的频率选择材料设计方法
CN113224518A (zh) 一种结构紧凑的高增益带通双极化滤波贴片天线
CN111786059B (zh) 一种连续可调频率选择表面结构
CN110690577A (zh) 一种具有双边陡降特性的双极化带通三维频率选择表面
CN109449601B (zh) 一种基于低通和带通多层耦合的超宽带频率选择表面单元
CN112701489B (zh) 基于天线-滤波器-天线的带通频率选择表面结构
CN1937307B (zh) 基片集成波导多腔体级联高性能频率选择表面
CN206412472U (zh) 容性、感性表面耦合机制小型化高性能高频段通信天线罩
CN112072220B (zh) 一种吸收性宽带带通空间滤波器
CN114976660B (zh) 一种具有超宽带外抑制特性的带通型频率选择表面
CN113346250A (zh) 一种基于多层耦合结构的毫米波三频频率选择表面
WO2019024354A1 (zh) 频率选择表面结构
WO2021009893A1 (ja) 周波数選択板

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20201002

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee