CN110418563B - 应用于电磁屏蔽的具有几何拓扑的频率选择表面结构 - Google Patents

应用于电磁屏蔽的具有几何拓扑的频率选择表面结构 Download PDF

Info

Publication number
CN110418563B
CN110418563B CN201910665103.2A CN201910665103A CN110418563B CN 110418563 B CN110418563 B CN 110418563B CN 201910665103 A CN201910665103 A CN 201910665103A CN 110418563 B CN110418563 B CN 110418563B
Authority
CN
China
Prior art keywords
layer
electromagnetic shielding
frequency selective
selective surface
radius
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.)
Active
Application number
CN201910665103.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110418563A (zh
Inventor
苏俊宏
周鑫
时凯
徐均琪
吴慎将
万文博
杨利红
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.)
Xian Technological University
Original Assignee
Xian Technological University
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 Xian Technological University filed Critical Xian Technological University
Priority to CN201910665103.2A priority Critical patent/CN110418563B/zh
Publication of CN110418563A publication Critical patent/CN110418563A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110418563B publication Critical patent/CN110418563B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K9/00—Screening of apparatus or components against electric or magnetic fields
    • H05K9/0073—Shielding materials
    • H05K9/0081—Electromagnetic shielding materials, e.g. EMI, RFI shielding
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A30/00—Adapting or protecting infrastructure or their operation

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Shielding Devices Or Components To Electric Or Magnetic Fields (AREA)
  • Aerials With Secondary Devices (AREA)

Abstract

本发明公开了一种应用于电磁屏蔽的几何拓扑结构，为了解决现有红外透过率一定时，屏蔽效能低的问题。提出了该结构的红外透过率模型，推导出了理论公式。该结构是十字形结构和圆环形结构相结合，主要由多个相同拓扑单元结构阵列组成的频率选择表面，可提高传统十字形结构屏蔽效能。当电磁波垂直入射于本发明所提出的拓扑结构时，对于1GHz到18GHz频段的电磁波会有较高的屏蔽特性，同时红外透过率高于90％。

Description

应用于电磁屏蔽的具有几何拓扑的频率选择表面结构
技术领域
本发明涉及电磁场领域和周期结构中频率选择表面设计领域，特别是涉及应用于电磁屏蔽的具有几何拓扑的频率选择表面结构。
背景技术
电磁辐射被认为是第四大公害。电磁辐射扰乱身体内环境的平衡，对人的 身体健康有巨大的危害。环境中的电磁波，会干扰人体免疫系统并导致组织修 复减少，可能诱发各种疾病。 电磁辐射造成的电磁干扰，不仅影响人们的正常生活，而且可能威胁国家 的军事机密。电磁波能够穿透军事设备的敏感器件，使对方雷达迷茫、无线电 通讯指挥系统失效、导弹火炮等武器失控。因此，寻找提出高效的电磁屏蔽方 法，来提高各种武器平台的防护能力是各国军事领域的一项重大课题。特别在 光学窗口，为了可以观察外部环境而不至于外部电磁波影响内部电磁器件，这 就要求有高的红外透过率的同时，对于某波段的电磁波能够有效屏蔽。
发明内容
本发明提出一种应用于电磁屏蔽的具有几何拓扑的频率选择表面结构，为了解决现有几何拓扑结构在红外透过率一定时，屏蔽效能低的问题。
为实现上述目的，本发明提出的技术方案是：
应用于电磁屏蔽的具有几何拓扑的频率选择比哦按面结构，包括上层、中间层和下层；所述上层和下层均为空气层，中间层为导电介质层；所述导电介质层由多组基本周期单元依次连接组成拓扑结构；每个所述基本周期单元均通过线 宽相同的十字形和圆环复合构成，圆环的圆心与十字形的中心同心；由基本周期单元构成的拓扑结构的最小正周期为线宽的 22.2277 倍，圆环的外圆半径为拓扑结构最小正周期的 3/32。
进一步的，所述由基本周期单元构成的拓扑结构的周期为 2222.77um，基本周期单元的线宽为100um、厚度为20um，圆环的外圆环半径为208.38um、内圆环半径为108.38um。
进一步的，所述导电介质层所选材料的相对介电常数为 1。
进一步的，所述导电介质层所选材料为铜。
进一步的，所述拓扑结构的电磁波屏蔽频段工作范围为：1GHz 到 18GHz。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明的频率选择表面结构，在保证红外透过率为 90%，线宽相同时，在 1GHz 到18GHz 频段内，屏蔽效能至少为38dB，综合屏蔽效能比传统十字形结构高至少2dB。
附图说明
图 1 为最小周期结构示意图；
图 2 为宏观结构示意图；
图 3 为在 1GHz 到 18GHz 的 S21 曲线图；
图 4 为在 1GHz 到 18GHz 时，十字形和新结构屏蔽效能绝对值曲线图；
图 5 为红外透过率测量曲线。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。
下面结合附图和实施例，对本发明做详细说明。
参见图 2 所示应用于电磁屏蔽的几何拓扑结构的宏观结构示意图，该结构包括上层、中间层和下层；上层和下层均为空气层，中间层为导电介质层；导电介质层由多组基本周期单元依次连接组成拓扑结构。参见图 1 和图 2，每个所基本周期单元均通过线宽相同的十字形和圆环复合构成，圆环的圆心与十字形的中心同心；由基本周期单元构成的拓扑结构的最小正周期为线宽的 22.2277 倍，圆环的外圆半径为拓扑结构最小正周期的 3/32。
对于上述设计出的结构，根据结构参数之间的关系，确定红外透过率公式。
其透过率公式
Figure SMS_1
为：
Figure SMS_2
确定红外透过率为90%和线宽，进一步确定几何拓扑结构的所有参数。
根据所获得的几何结构参数，用 HFSS 进行仿真，最终得到在1GHz 到18GHz 波段内的屏蔽效能。
下面给出一个具体的实施例，其最终参数如下图表 1 所示:
表1：
Figure SMS_3
上表只是本发明的一个实施方式，本发明的几何拓扑结构材料不局限于铜， 厚度t 不仅限于20um，线宽
Figure SMS_4
不仅限于 100um。
参见图 3 和图 4，本发明结构是十字形结构和圆环形结构相结合，主要由多个相同拓扑单元结构阵列组成的频率选择表面，可提高传统十字形结构屏蔽效能。当电磁波垂直入射于本发明所提出的拓扑结构时，对于1GHz 到 18GHz 频段的电磁波会有较高的屏蔽特性，同时红外透过率高于90%，参见图 5。
对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所属原理的前提下,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 (3)

1.应用于电磁屏蔽的具有几何拓扑的频率选择表面结构，其特征在于，包括上层、中间层和下层；所述上层和下层均为空气层，中间层为导电介质层；所述导电介质层由多组基本周期单元依次连接组成拓扑结构；每个所述基本周期单元均通过线宽相同的十字形、外圆环半径相同和内圆环半径相同的圆环复合构成，圆环的圆心与十字形的中心同心；由基本周期单元构成的拓扑结构的最小正周期为线宽的22.2277 倍，圆环的外圆半径为拓扑结构最小正周期的 3/32；
所述由基本周期单元构成的拓扑结构的周期为 2222.77um，基本周期单元的线 宽为100um、厚度为 20um，圆环的外圆环半径为 208.38um、内圆环半径为 108.38um；
所述导电介质层所选材料为铜。
2.根据权利要求 1 所述应用于电磁屏蔽的具有几何拓扑的频率选择表面结构，其特征在于，所述导电介质层所选材料的相对介电常数为 1。
3.根据权利要求 1或2所述应用于电磁屏蔽的具有几何拓扑的频率选择表面结构，其特征在于，所述拓扑结构的电磁波屏蔽频段工作范围为：1GHz 到 18GHz。
CN201910665103.2A 2019-07-23 2019-07-23 应用于电磁屏蔽的具有几何拓扑的频率选择表面结构 Active CN110418563B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910665103.2A CN110418563B (zh) 2019-07-23 2019-07-23 应用于电磁屏蔽的具有几何拓扑的频率选择表面结构

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910665103.2A CN110418563B (zh) 2019-07-23 2019-07-23 应用于电磁屏蔽的具有几何拓扑的频率选择表面结构

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110418563A CN110418563A (zh) 2019-11-05
CN110418563B true CN110418563B (zh) 2023-06-16

Family

ID=68362465

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910665103.2A Active CN110418563B (zh) 2019-07-23 2019-07-23 应用于电磁屏蔽的具有几何拓扑的频率选择表面结构

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110418563B (zh)

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003015533A (ja) * 2002-05-13 2003-01-17 Hitachi Chem Co Ltd 電磁波シールド性接着フィルム及び該フィルムを用いた電磁波遮蔽構成体、ディスプレイ
KR101705973B1 (ko) * 2015-04-22 2017-02-13 연세대학교 산학협력단 유전체 전자기파 차폐막
CN106793732A (zh) * 2017-01-03 2017-05-31 哈尔滨工业大学 几何中心型红外波段双带通光学窗电磁屏蔽结构
CN109407252A (zh) * 2018-12-12 2019-03-01 中国工程物理研究院应用电子学研究所 一种高电磁屏蔽光窗及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN110418563A (zh) 2019-11-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112117546B (zh) C波段超宽带能量选择表面
CN104485515A (zh) 加载集总元件的宽带吸波材料
US20220149535A1 (en) Curved conformal frequency selective surface radome
CN110418563B (zh) 应用于电磁屏蔽的具有几何拓扑的频率选择表面结构
CN103178354A (zh) 一种利用编织方式抑制无源互调的网状反射面天线
CN203553847U (zh) 输电线路无线电干扰抑制滤波器
CN108089158A (zh) 一种全向雷达角反射器阵列
Brito et al. A Minkowski fractal Frequency Selective Surface with high angular stability
CN210519364U (zh) 一种红外透明的电磁屏蔽结构
CN203872502U (zh) 电磁屏蔽装置
CN102760968B (zh) 一种宽频吸波超材料
CN204156097U (zh) 加载集总元件的宽带吸波材料
CN110095022B (zh) 一种双效应红外隐身结构
CN106617370B (zh) 椭圆形结构的电磁脉冲防护隐身斗篷
CN115939771A (zh) 一种双频段基于tvs管瞬态强电磁抑制的能量选择表面
CN210692762U (zh) 一种吸透波超材料结构及飞行器
KR20170033497A (ko) 전자파차폐효율이 우수한 와이어매쉬 및 탄소섬유프리프레그가 구비된 스킨 및 이의 제조방법
CN107285757B (zh) 一种吸波材料及其制备方法
CN106900167B (zh) 基于等效电路的圆柱结构的电磁脉冲防护隐身斗篷
KR20180071052A (ko) 인체 영향에 둔감한 안테나
CN113721210B (zh) 基于吸波-对消的深度rcs减缩超表面设计方法及超表面
CN216069033U (zh) 一种电磁屏蔽防弹玻璃
CN106839886B (zh) 不规则多边形结构的电磁脉冲防护隐身斗篷
RU205733U1 (ru) Противоосколочное экранирующее полотно
CN104503232A (zh) 具有仿生抗扰特性的简并电路及其设计方法

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