CN113471713A - 一种基于超表面结构的角域滤波器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于超表面结构的角域滤波器，包括第一超表面平板、第二超表面平板、固定支架、以及用于超表面平板定位固定的八个螺丝钉，两种超表面平板分别由印制在介质基片上的第一、第二超表面结构单元平行紧贴排列而成，通过八个螺丝钉将第一、第二超表面平板固定在固定支架上。可以实现对不同入射角度电磁波的空间选频功能。本发明可用于微波毫米波通信系统中，其优点是适用于通信系统的小型化、轻量化、集成化、低成本化，而且其加工周期短，可以通过更换不同结构尺寸的超表面平板或不同结构的超表面单元来轻松实现不同频率、不同角度范围的角域滤波功能，因此其适用场合广泛。
Description
技术领域
本发明属于微波毫米波天线技术领域，涉及一种基于超表面结构的角域滤波器。
背景技术
滤波器是现代通信以及雷达系统中不可缺少的一种器件，其本质是一种选频装置，可以使信号中特定的频率成分通过，而极大地衰减或抑制其他频率成分。随着现代通信以及雷达系统的快速发展，具有频率选择特性的超表面结构滤波器被提出，其在结构上是一种特殊的二维周期阵列，具有明显的带通或带阻特性，被广泛的应用于微波、毫米波乃至红外波段。但在科学界以及工业界，对此类滤波器的研究大多数仅关注其频域特性，而对其在不同入射角的响应特性，既角域特性的研究却很少被提及。
为了利用频率选择表面的滤波特性，中国专利文献公开了一种对入射电磁波全角不敏感的强耦合频率选择表面结构(专利申请号：ZL201922367876.0，申请日：2019年12月25日)，通过在介质基板上设计特殊的周期排列贴片单元，实现了一种小型化、低剖面的频率选择表面。但是该设计对不同入射角度的电磁波信号响应不敏感，未能利用其角域响应特性。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术存在的不足，提供一种基于超表面结构的角域滤波器，实现了对不同入射角度电磁波的空间选频功能，同时实现其结构的集成化、轻量化和低成本化。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：
一种基于超表面结构的角域滤波器，包括第一超表面平板、第二超表面平板、固定支架、以及用于超表面平板定位固定的八个螺丝钉，所述第一超表面平板由印制在第一介质基片上的第一超表面结构单元平行紧贴排列而成；所述第二超表面平板由印制在第二介质基片上的第二超表面结构单元平行紧贴排列而成；第一超表面平板、第二超表面平板依次垂直排列；两种超表面结构单元的具体个数与排列循序由超表面平板的尺寸情况而定；在第一超表面平板四角均钻有四个定位固定用的通孔，在第二超表面平板四角均钻有四个定位固定用的通孔，在固定支架上钻有八个固定通孔；所述八个螺丝钉的螺纹直径与第一超表面平板定位固定用的通孔直径、第二超表面平板定位固定用的通孔直径以及固定支架的固定通孔直径相同，通过八个螺丝钉将第一超表面平板、第二超表面平板固定在固定支架上。
进一步地，所述第一超表面结构单元由印制在第一介质基片正反两面的双层矩形金属贴片构成；所述第二超表面结构单元由印制在第二介质基片正反两面的双层矩形金属贴片构成；所述第一超表面结构单元、第二超表面结构单元其整个单元边界均成正方形，但具有不同的边长。
进一步地，所述第一超表面平板、第二超表面平板外边框尺寸均相同，不超过固定支架外边框尺寸。
进一步地，所述第一超表面平板由印制在厚度为1.2mm的第一介质基片两面的5000个第一超表面结构单元平行紧贴排列而成。
进一步地，所述第二超表面平板由印制在厚度为1.2mm的第二介质基片两面的5000个第二超表面结构单元平行紧贴排列而成。
进一步地，所述八个螺丝钉的螺纹直径与第一超表面平板定位固定用的通孔直径、第二超表面平板定位固定用的通孔直径、以及固定支架的固定通孔直径相同，均为2mm。
进一步地，所述第一超表面结构单元、第二超表面结构单元其整个单元边界均成正方形，正方形的边长为3mm。
进一步地，所述第一超表面平板、第二超表面平板外边框尺寸均相同，均为150mm×150mm。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和有益效果：
(1)本发明所采用的两种超表面平板均由双层平面介质基板分别印制两种不同超表面结构单元并按照一定规律平行紧贴排列而成，具有设计简单、成本低、制备周期短、重量轻等优点；同时，因为采用了两种不同超材料结构单元的组合排列，以及特定的空间排列，可以实现对不同入射角度电磁波的空间选频功能。
(2)本发明是通过八个螺丝钉将超表面平板固定在支架上，其结构拆卸方便，容易更换维修，可通过更换不同结构的支架来适应不同的部署环境，应用推广便捷、成本低，且整体结构具有高集成化优点。
(3)本发明可以通过更换不同结构尺寸的超表面平板或不同结构的超表面单元来轻松实现不同频率、不同角度范围的角域滤波功能，因此其适用场合广泛。
本发明的目的、特征及优点将结合实施例，参照附图作如下进一步的说明。
附图说明
图1是本发明的基于超表面结构的角域滤波器总体结构展开示意图。
图2是本发明所采用的超表面平板正视图。
具体实施方式
如图1的总体结构展开示意图所示，一种基于超表面结构的角域滤波器包括第一超表面平板1、第二超表面平板2、固定支架3以及用于超表面平板定位固定的八个螺丝钉4。所述第一超表面平板1由印制在厚度为1.2mm的TP-TAN介质基片10两面的5000个第一超表面结构单元11平行紧贴排列而成，在第一超表面平板1的四角钻有四个定位固定用的通孔12；所述第二超表面平板2由印制在厚度为1.2mm的TP-TAN介质基片20两面的5000个第二超表面结构单元21平行紧贴排列而成，在第二超表面平板2的四角钻有四个定位固定用的通孔22；螺纹直径与第一超表面平板定位固定用的通孔12直径、第二超表面平板定位固定用的通孔22直径、以及固定支架的固定通孔30直径相同，均为2mm；通过八个螺丝钉4将第一超表面平板1、第二超表面平板2、固定在固定支架3上。
如图2的超表面平板正视图所示，所述5000个第一超表面结构单元11由印制在介质基片10正反两面的双层矩形金属贴片构成，每个结构单元的矩形金属贴片尺寸根据位置不同略有调整；所述5000个第二超表面结构单元21由印制在介质基片20正反两面的双层矩形金属贴片构成，每个结构单元的矩形金属贴片尺寸根据位置不同略有调整；所述第一超表面结构单元11、第一超表面结构单元21、虽然其矩形金属贴片尺寸各不相同，但是其整个单元边界尺寸均成正方形，且具有相同的3mm边长。
所述第一超表面平板1与第二超表面平板2的外边框尺寸均相同，均为150mm×150mm。
本发明的基于超表面结构的角域滤波器，具有以下优点和有益效果：
(1)本发明所采用的两种超表面平板均由双层平面介质基板分别印制两种不同超表面结构单元并按照一定规律平行紧贴排列而成，具有设计简单、成本低、制备周期短、重量轻等优点；同时，因为采用了两种不同超材料结构单元的组合排列，以及特定的空间排列，可以实现对不同入射角度电磁波的空间选频功能。
(2)本发明是通过八个螺丝钉将超表面平板固定在支架上，其结构拆卸方便，容易更换维修，可通过更换不同结构的支架来适应不同的部署环境，应用推广便捷、成本低，且整体结构具有高集成化优点。
(3)本发明可以通过更换不同结构尺寸的超表面平板或不同结构的超表面单元来轻松实现不同频率、不同角度范围的角域滤波功能，因此其适用场合广泛。
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.一种基于超表面结构的角域滤波器，包括第一超表面平板(1)、第二超表面平板(2)、固定支架(3)、以及用于超表面平板定位固定的八个螺丝钉(4)，其特征在于：所述第一超表面平板(1)由印制在第一介质基片(10)上的第一超表面结构单元(11)平行紧贴排列而成；所述第二超表面平板(2)由印制在第二介质基片(20)上的第二超表面结构单元(21)平行紧贴排列而成；第一超表面平板(1)、第二超表面平板(2)依次垂直排列；两种超表面结构单元的具体个数与排列循序由超表面平板的尺寸情况而定；在第一超表面平板(1)四角均钻有四个定位固定用的通孔(12)，在第二超表面平板(2)四角均钻有四个定位固定用的通孔(22)，在固定支架上钻有八个固定通孔(30)；所述八个螺丝钉(4)的螺纹直径与第一超表面平板定位固定用的通孔(12)直径、第二超表面平板定位固定用的通孔(22)直径、以及固定支架的固定通孔(30)直径相同，通过八个螺丝钉(4)将第一超表面平板(1)、第二超表面平板(2)、固定在固定支架(3)上。
2.根据权利要求1所述的超表面结构的角域滤波器，其特征在于：所述第一超表面结构单元(11)由印制在第一介质基片(10)正反两面的双层矩形金属贴片构成；所述第二超表面结构单元(21)由印制在第二介质基片(20)正反两面的双层矩形金属贴片构成；所述第一超表面结构单元(11)、第二超表面结构单元(21)其整个单元边界均成正方形，但具有不同的边长。
3.根据权利要求1所述的基于超表面结构的角域滤波器，其特征在于：所述第一超表面平板(1)、第二超表面平板(2)外边框尺寸均相同，不超过固定支架外边框尺寸。
4.根据权利要求1所述的基于超表面结构的角域滤波器，其特征在于：所述第一超表面平板(1)由印制在厚度为1.2mm的第一介质基片(10)两面的5000个第一超表面结构单元(11)平行紧贴排列而成。
5.根据权利要求1所述的基于超表面结构的角域滤波器，其特征在于：所述第二超表面平板(2)由印制在厚度为1.2mm的第二介质基片(20)两面的5000个第二超表面结构单元(21)平行紧贴排列而成。
6.根据权利要求1所述的基于超表面结构的角域滤波器，其特征在于：所述八个螺丝钉(4)的螺纹直径与第一超表面平板定位固定用的通孔(12)直径、第二超表面平板定位固定用的通孔(22)直径、以及固定支架的固定通孔(30)直径相同，均为2mm。
7.根据权利要求2所述的基于超表面结构的角域滤波器，其特征在于：所述第一超表面结构单元(11)、第二超表面结构单元(21)其整个单元边界均成正方形，正方形的边长为3mm。
8.根据权利要求3所述的基于超表面结构的角域滤波器，其特征在于：所述第一超表面平板(1)、第二超表面平板(2)外边框尺寸均相同，均为150mm×150mm。
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