CN111697292A - 一种利用温敏电阻实现通带可重构的频率选择结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用温敏电阻实现通带可重构的频率选择结构，包括介质基板，介质基板的横截面为正方形，介质基板的上表面附着有正方形铜箔块，正方形铜箔块上设置有正六边形环状槽，正六边形环状槽将正方形铜箔块分割为位于其外侧的第一铜箔区和位于其内侧的第二铜箔区，第一温敏电阻、第二温敏电阻、第三温敏电阻和第四温敏电阻均匀排布在第一铜箔区和第二铜箔区之间，且这四个温敏电阻的工作温度区间均为负5摄氏度至正300摄氏度；优点是能够在多个频段内实现带通特性，应用于频率选择表面时可以减少频率选择表面的设计工作量，降低频率选择表面的设计和加工成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种频率选择结构，尤其是涉及一种利用温敏电阻实现通带可重构的频率选择结构。
背景技术
一直以来，随着各种通信技术的不断创新发展，而频谱资源是固定的，这就导致频谱资源越来越紧张，因此，提高频谱资源利用率，一直以来都是很多研究学者的重中之重，其中，带通结构受到了研究人员的重点关注，并且取得了一定研究成果。常见的带通结构主要基于微带线结构、集成波导结构或者腔体结构来实现。基于微带线结构实现的带通结构通过在介质基板上方铺设一定结构形状的微带线形成带通特性；基于集成波导结构实现的带通结构通过在介质基板四周用金属化过孔围住，介质基板的中间用金属化过孔排列成一定形状结构，从而形成带通特性；基于腔体结构实现的带通结构通过在金属腔内部形成一定形状结构的空腔，让电磁波在其内部进行传输而达到带通特性。
在雷达科学与技术期刊里面公开的一篇文章《非谐振节点在直线型带通滤波器中的应用》中公开了一种具有滤波特性的带通结构，该带通结构用单腔时延法来确定频率选择表面的频率(谐振杆的长度)以及探针的位置，然后根据计算公式由Matlab计算出每个腔的时延及尺寸数值，再根据耦合矩阵以及其得出的耦合系数，用双腔法仿真得到各耦合窗口的初值。但是，上述带通结构在前期设计时，它的中心频点就已经确定，也就是说其工作频段已经唯一确定，在后期是不可改变的，由此导致在实际应用场景中，仅能用于其设定的工作频段。而当前能够工作在多个不同频段的频率选择表面应用场景非常广泛，但是具有这样优良性能的频率选择表面却少之又少，因此对频率选择表面多个频段的研究越来越受到研究人员的关注，为了满足在多个频段工作的实现，频率选择表面结构需要利用某一特性的改变来实现在多个频段内的带通特性。当前，主要通过设计多个频率选择表面结构来实现在不同频段内的通带来解决这个问题。这样不仅导致频率选择表面设计工作量的增加，而且增加了频率选择表面的设计和加工成本。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种利用温敏电阻实现通带可重构的频率选择结构，该频率选择结构能够在多个频段内实现带通特性，应用于频率选择表面时可以减少频率选择表面的设计工作量，降低频率选择表面的设计和加工成本。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种利用温敏电阻实现通带可重构的频率选择结构，包括介质基板，所述的介质基板的横截面为正方形，所述的介质基板的上表面附着有正方形铜箔块，所述的正方形铜箔块的边长等于所述的介质基板的边长，所述的正方形铜箔块的前端面与所述的介质基板的前端面位于同一平面，所述的正方形铜箔块的后端面与所述的介质基板的后端面位于同一平面，所述的正方形铜箔块的左端面与所述的介质基板的左端面位于同一平面，所述的正方形铜箔块的右端面与所述的介质基板的右端面位于同一平面，所述的正方形铜箔块上设置有正六边形环状槽，所述的介质基板的上表面在所述的正六边形环状槽处暴露出来，所述的正六边形环状槽将所述的正方形铜箔块分割为位于其外侧的第一铜箔区和位于其内侧的第二铜箔区，所述的第一铜箔区的内侧壁的横截面为正六边形且该正六边形的边长为30.24mm，所述的第二铜箔区的外侧壁横截面为正六边形且该正六边形的边长为21.6mm，所述的介质基板的边长为64.8mm，所述的正六边形环状槽的中心轴线与所述的介质基板的中心轴线重合，所述的第一铜箔区内侧壁的左端面所在平面、所述的第一铜箔区内侧壁的右端面所在平面、所述的第二铜箔区外侧壁的左端面所在平面、所述的第二铜箔区外侧壁的右端面所在平面、所述的介质基板的左端面所在平面和所述的介质基板的右端面所在平面分别平行，将所述的第一铜箔区内侧壁的左端面称为第一内端面，将所述的第一铜箔区的内侧壁中与所述的第一内端面围成一圈的其他五个端面沿顺时针方向依次称为第二内端面、第三内端面、第四内端面、第五内端面和第六内端面，将所述的第二铜箔区外侧壁的左端面称为第一外端面，将所述的第二铜箔区的外侧壁中与所述的第一外端面围成一圈的其他五个端面沿顺时针方向依次称为第二外端面、第三外端面、第四外端面、第五外端面和第六外端面，所述的第一外端面的中心处和所述的第一内端面的中心处通过第一温敏电阻连接，所述的第二外端面的中心处和所述的第二内端面的中心处通过第二温敏电阻连接，所述的第三外端面的中心处和所述的第三内端面的中心处通过第三温敏电阻连接，所述的第四外端面的中心处和所述的第四内端面的中心处通过第四温敏电阻连接，所述的第一温敏电阻、所述的第二温敏电阻、所述的第三温敏电阻和所述的第四温敏电阻的工作温度区间相同，均为负5摄氏度至正300摄氏度。所述的正方形铜箔块的厚度为0.08mm，所述的介质基板的厚度为3.46mm。
与现有技术相比，本发明的优点在于通过在介质基板的上表面附着有正方形铜箔块，正方形铜箔块上设置有正六边形环状槽，介质基板的上表面在正六边形环状槽处暴露出来，正六边形环状槽将正方形铜箔块分割为位于其外侧的第一铜箔区和位于其内侧的第二铜箔区，第一铜箔区的内侧壁的横截面为正六边形且该正六边形的边长为30.24mm，第二铜箔区的外侧壁横截面为正六边形且该正六边形的边长为21.6mm，第一温敏电阻、第二温敏电阻、第三温敏电阻和第四温敏电阻排布在第一铜箔区和第二铜箔区之间，且这四个温敏电阻的工作温度区间均为负5摄氏度至正300摄氏度，由此实现完全对称的频率选择结构，有助于电磁波电磁场在该结构上良好的传输特性，当电磁波从介质基板上方入射到该频率选择结构上表面时，将分别沿第一温敏电阻、第二温敏电阻、第三温敏电阻和第四温敏电阻这四个温敏电阻产生感应电动势差，由于在不同环境温度下温敏电阻会有不同的电阻值，每一个温敏电阻的电阻值的不同将会导致该温敏电阻与第一铜箔区和第二铜箔区之间出现阻抗不匹配情况，阻抗不匹配会导致该频率选择结构上的电磁能量分布不均以及电磁能量传输路径的改变，进而在不同温度下实现不同频段内的带通特性，本发明能够感知负5摄氏度至正300摄氏度温度(根据温敏电阻与温度对照表进行一一确定)，感知温度范围广，通带频率特性随温度移动范围比较广，能从中心频率1.6GHz到中心3.0GHz的两个频段内实现带通性能移动，本发明采用完全对称结构，方便加工调试，且最大尺寸仅为64.8mm*64.8mm，具有小型化结构，并且还很薄，厚度仅为3.46mm，通带插入损耗最大值为负0.3dB，具有较好的带通性能，本发明利用温敏电阻实现通带可重构的频率选择结构能够在多个频段内实现带通特性，应用于频率选择表面时可以减少频率选择表面的设计工作量，降低频率选择表面的设计和加工成本。
附图说明
图1为本发明的利用温敏电阻实现通带可重构的频率选择结构的俯视图；
图2为本发明的利用温敏电阻实现通带可重构的频率选择结构的仿真结果图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例：如图1所示，一种利用温敏电阻实现通带可重构的频率选择结构，包括介质基板1，介质基板1的横截面为正方形，介质基板1的上表面附着有正方形铜箔块，正方形铜箔块的边长等于介质基板1的边长，正方形铜箔块的前端面与介质基板1的前端面位于同一平面，正方形铜箔块的后端面与介质基板1的后端面位于同一平面，正方形铜箔块的左端面与介质基板1的左端面位于同一平面，正方形铜箔块的右端面与介质基板1的右端面位于同一平面，正方形铜箔块上设置有正六边形环状槽2，介质基板1的上表面在正六边形环状槽2处暴露出来，正六边形环状槽2将正方形铜箔块分割为位于其外侧的第一铜箔区3和位于其内侧的第二铜箔区4，第一铜箔区3的内侧壁的横截面为正六边形且该正六边形的边长为30.24mm，第二铜箔区4的外侧壁横截面为正六边形且该正六边形的边长为21.6mm，介质基板1的边长为64.8mm，正六边形环状槽2的中心轴线与介质基板1的中心轴线重合，第一铜箔区3内侧壁的左端面所在平面、第一铜箔区3内侧壁的右端面所在平面、第二铜箔区4外侧壁的左端面所在平面、第二铜箔区4外侧壁的右端面所在平面、介质基板1的左端面所在平面和介质基板1的右端面所在平面分别平行，将第一铜箔区3内侧壁的左端面称为第一内端面，将第一铜箔区3的内侧壁中与第一内端面围成一圈的其他五个端面沿顺时针方向依次称为第二内端面、第三内端面、第四内端面、第五内端面和第六内端面，将第二铜箔区4外侧壁的左端面称为第一外端面，将第二铜箔区4的外侧壁中与第一外端面围成一圈的其他五个端面沿顺时针方向依次称为第二外端面、第三外端面、第四外端面、第五外端面和第六外端面，第一外端面的中心处和第一内端面的中心处通过第一温敏电阻5连接，第二外端面的中心处和第二内端面的中心处通过第二温敏电阻6连接，第三外端面的中心处和第三内端面的中心处通过第三温敏电阻7连接，第四外端面的中心处和第四内端面的中心处通过第四温敏电阻8连接，第一温敏电阻5、第二温敏电阻6、第三温敏电阻7和第四温敏电阻8的工作温度区间相同，均为负5摄氏度至正300摄氏度。
本实施例中，正方形铜箔块的厚度为0.08mm，介质基板1的厚度为3.46mm。
利用Floquent周期边界条件，在自由空间中对本发明的利用温敏电阻实现通带可重构的频率选择结构进行仿真，波源放置在本发明的利用温敏电阻实现通带可重构的频率选择结构的中心的正上方，距离为14.07mm；本发明的利用温敏电阻实现通带可重构的频率选择结构，当每个温敏电阻的值Resistor为30k欧姆时，通带为1.26-1.97GHz，传输系数非常好；随着电阻值的减小，当每个温敏电阻的值Resistor为17欧姆时，通带为2.85-3.08GHz，传输系数基本保持不变，性能优良。
Claims (2)
1.一种利用温敏电阻实现通带可重构的频率选择结构，包括介质基板，其特征在于所述的介质基板的横截面为正方形，所述的介质基板的上表面附着有正方形铜箔块，所述的正方形铜箔块的边长等于所述的介质基板的边长，所述的正方形铜箔块的前端面与所述的介质基板的前端面位于同一平面，所述的正方形铜箔块的后端面与所述的介质基板的后端面位于同一平面，所述的正方形铜箔块的左端面与所述的介质基板的左端面位于同一平面，所述的正方形铜箔块的右端面与所述的介质基板的右端面位于同一平面，所述的正方形铜箔块上设置有正六边形环状槽，所述的介质基板的上表面在所述的正六边形环状槽处暴露出来，所述的正六边形环状槽将所述的正方形铜箔块分割为位于其外侧的第一铜箔区和位于其内侧的第二铜箔区，所述的第一铜箔区的内侧壁的横截面为正六边形且该正六边形的边长为30.24mm，所述的第二铜箔区的外侧壁横截面为正六边形且该正六边形的边长为21.60mm，所述的介质基板的边长为64.80mm，所述的正六边形环状槽的中心轴线与所述的介质基板的中心轴线重合，所述的第一铜箔区内侧壁的左端面所在平面、所述的第一铜箔区内侧壁的右端面所在平面、所述的第二铜箔区外侧壁的左端面所在平面、所述的第二铜箔区外侧壁的右端面所在平面、所述的介质基板的左端面所在平面和所述的介质基板的右端面所在平面分别平行，将所述的第一铜箔区内侧壁的左端面称为第一内端面，将所述的第一铜箔区的内侧壁中与所述的第一内端面围成一圈的其他五个端面沿顺时针方向依次称为第二内端面、第三内端面、第四内端面、第五内端面和第六内端面，将所述的第二铜箔区外侧壁的左端面称为第一外端面，将所述的第二铜箔区的外侧壁中与所述的第一外端面围成一圈的其他五个端面沿顺时针方向依次称为第二外端面、第三外端面、第四外端面、第五外端面和第六外端面，所述的第一外端面的中心处和所述的第一内端面的中心处通过第一温敏电阻连接，所述的第二外端面的中心处和所述的第二内端面的中心处通过第二温敏电阻连接，所述的第三外端面的中心处和所述的第三内端面的中心处通过第三温敏电阻连接，所述的第四外端面的中心处和所述的第四内端面的中心处通过第四温敏电阻连接，所述的第一温敏电阻、所述的第二温敏电阻、所述的第三温敏电阻和所述的第四温敏电阻的工作温度区间相同，均为负5摄氏度至正300摄氏度。
2.根据权利要求1所述的一种利用温敏电阻实现通带可重构的频率选择结构，其特征在于所述的正方形铜箔块的厚度为0.08mm，所述的介质基板的厚度为3.46mm。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20231229 Address after: 230000 floor 1, building 2, phase I, e-commerce Park, Jinggang Road, Shushan Economic Development Zone, Hefei City, Anhui Province Patentee after: Dragon totem Technology (Hefei) Co.,Ltd. Address before: 315211, Fenghua Road, Jiangbei District, Zhejiang, Ningbo 818 Patentee before: Ningbo University |
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| TR01 | Transfer of patent right |