CN113488778B - 通带状态可调的传输吸波结构 - Google Patents

通带状态可调的传输吸波结构 Download PDF

Info

Publication number
CN113488778B
CN113488778B CN202110694056.1A CN202110694056A CN113488778B CN 113488778 B CN113488778 B CN 113488778B CN 202110694056 A CN202110694056 A CN 202110694056A CN 113488778 B CN113488778 B CN 113488778B
Authority
CN
China
Prior art keywords
layer
impedance
band
pass
loaded
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
CN202110694056.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113488778A (zh
Inventor
张博汉
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.)
Hunan Electromagnetic Field Technology Co ltd
Original Assignee
Hunan Electromagnetic Field Technology Co ltd
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 Hunan Electromagnetic Field Technology Co ltd filed Critical Hunan Electromagnetic Field Technology Co ltd
Priority to CN202110694056.1A priority Critical patent/CN113488778B/zh
Publication of CN113488778A publication Critical patent/CN113488778A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113488778B publication Critical patent/CN113488778B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q17/00—Devices for absorbing waves radiated from an antenna; Combinations of such devices with active antenna elements or systems
    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Shielding Devices Or Components To Electric Or Magnetic Fields (AREA)
  • Waveguide Connection Structure (AREA)

Abstract

本申请涉及一种通带状态可调的传输吸波结构。所述传输吸波结构包括：PIN二极管加载的带通层、PMI泡沫、阻抗元件加载的阻抗层三层依次排列构成；带通层与阻抗层通过PMI泡沫串联，PMI泡沫等效为阻抗变换电路；带通层包括：PIN二极管加载的金属贴片层、介质基板以及金属缝隙层；PIN二极管加载到金属贴片层两相邻贴片之间，且关于金属贴片层的中心旋转对称；采用本方法能够实现通带状态可调。

Description

通带状态可调的传输吸波结构
技术领域
本申请涉及电力电子技术领域，特别是涉及一种通带状态可调的传输吸波结构。
背景技术
电磁探测技术的发展使得视野更加宽阔；强电磁能量极大拓宽了对信息化设备杀伤范围，严重威胁着信息化设备安全。
现有防护结构设计思想均是弱场入射时，表面阻抗大，强场入射，表面阻抗变小，所采用的结构为单层周期阵列金属贴片结构，具有强电磁辐射防护能力，但是由于PIN二极管结电容影响，类似能量选择表面的结构难以向高频段扩展，且该类结构无法应对无线电信号探测。现有吸波结构主要由阻抗层、介质层以及金属层三层构成，经过优化设计后的吸波结构具有较宽的吸波带，厚度仅有几毫米，但由于采用金属层，信号无法穿透，因此此类吸波结构无法保证正常通信。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提出了一种能够目前保证正常通信和电磁防护的通带状态可调的传输吸波结构。
一种通带状态可调的传输吸波结构，所述传输吸波结构包括：
PIN二极管加载的带通层、PMI泡沫、阻抗元件加载的阻抗层，三层依次排列构成；所述带通层与所述阻抗层通过所述PMI泡沫串联，所述PMI泡沫等效为阻抗变换电路；
所述带通层包括：PIN二极管加载的金属贴片层、介质基板以及金属缝隙层；PIN二极管加载到所述金属贴片层两相邻贴片之间，且关于所述金属贴片层的中心旋转对称；
当所述传输吸波结构接收通带内传输小信号时，所述PIN二极管处于截止状态，带通层处于谐振状态，整个传输吸波结构的阻抗等效为无穷大，小信号以低损耗穿透传输吸波结构；
当所述传输吸波结构接收强电磁能量时，所述金属缝隙层感应出的场强使得所述PIN二极管导通，通带关闭，整个带通层在通带呈现屏蔽特性。
在其中一个实施例中，还包括：所述PMI泡沫为低介电常数和低损耗的PMI泡沫。
在其中一个实施例中，还包括：所述带通层通过LC串联谐振小型化结构设计，所述介质基板为罗杰斯4350B介质基板，所述带通层等效为电感、电容并联电路。
在其中一个实施例中，还包括：PIN二极管在垂直和水平两个方向以对称方式加载到金属贴片层上，且两个方向加载周期与金属贴片层单元结构相同。
在其中一个实施例中，还包括：所述阻抗层为阻抗元件加载的金属方形同心双环。
在其中一个实施例中，还包括：所述金属方形同心双环的外环尺寸为8.5mm，内环尺寸为5.5mm；外环加载的阻抗元件阻抗值为300欧姆，内环加载的阻抗元件阻抗值为1000欧姆，介质基本厚度为0.25mm。
上述通带状态可调的传输吸波结构，采用集总元件加载的多层对称谐振复合结构，综合利用金属结构与集总元件分布式效应，实现防护结构通带低插损与宽吸波带特性。利用PIN二极管强场导通、弱场截止特性，实现防护结构通带可调节性；利用阻抗元件加载谐振结构实现宽带吸波功能，从而实现通带状态可调与宽带吸波功能。
附图说明
图1为一个实施例中通带状态可调的传输吸波结构的示意图；
图2为一个实施例中通带状态可调传输吸波结构在PIN二极管导通和截止状态下的传输性能曲线；
图3为一个实施例中防护结构强场辐射时屏蔽效能曲线。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
在一个实施例中，如图1所示，提供了一种通带状态可调的传输吸波结构方法，传输吸波结构包括：PIN二极管加载的带通层、PMI泡沫、阻抗元件加载的阻抗层三层依次排列构成；带通层与阻抗层通过PMI泡沫串联，PMI泡沫等效为阻抗变换电路；带通层包括：PIN二极管加载的金属贴片层、介质基板以及金属缝隙层；PIN二极管加载到金属贴片层两相邻贴片之间，且关于金属贴片层的中心旋转对称；当传输吸波结构接收通带内传输小信号时，PIN二极管处于截止状态，带通层处于谐振状态，整个传输吸波结构的阻抗等效为无穷大，小信号以低损耗穿透传输吸波结构；当传输吸波结构接收强电磁能量时，金属缝隙层感应出的场强使得PIN二极管导通，通带关闭，整个带通层在通带表现屏蔽特性。
上述通带状态可调的传输吸波结构中，采用集总元件加载的多层对称谐振复合结构，综合利用金属结构与集总元件分布式效应，实现防护结构通带低插损与宽吸波带特性。利用PIN二极管强场导通、弱场截止特性，实现防护结构通带可调节性；利用阻抗元件加载谐振结构实现宽带吸波功能，从而实现通带状态可调与宽带吸波功能。
在其中一个实施例中，PMI泡沫为低介电常数和低损耗的PMI泡沫。
在其中一个实施例中，带通层通过LC串联谐振小型化结构设计，介质基板为罗杰斯4350B介质基板，带通层等效为电感、电容并联电路。
在其中一个实施例中，PIN二极管在垂直和水平两个方向以对称方式加载到金属贴片层上，且两个方向加载周期与金属贴片层单元结构相同。
在其中一个实施例中，阻抗层为阻抗元件加载的金属方形同心双环。
在其中一个实施例中，金属方形同心双环的外环尺寸为8.5mm，内环尺寸为5.5mm；外环加载的阻抗元件阻抗值为300欧姆，内环加载的阻抗元件阻抗值为1000欧姆，介质基本厚度为0.25mm。
为了验证本发明的技术效果，选择频率1.8GHz作为通带频率，与此对应的带通层周期尺寸为10mm，所选择二极管型号为NXP BAP5102；中间介质基本厚度为0.5mm。PMI泡沫层是一种轻质高强度的泡沫塑料，其介电常数选为1.5左右，周期尺寸为10mm，厚度约为4mm。PMI泡沫层置于金属层之间，起支撑作用。金属方形同心双环的外环尺寸为8.5mm，内环尺寸为5.5mm；外环加载的阻抗元件阻抗值为300欧姆，内环加载的阻抗元件阻抗值为1000欧姆，介质基本厚度为0.25mm。
在具体工作原理上，通带状态可调的传输吸波结构的工作原理为：对于通带内小信号，PIN二极管处于截止状态，此时带通层则处于谐振状态，整个结构阻抗等效为无穷大，信号以较低的损耗穿透结构；当通带内出现强电磁能量时，金属缝隙上感应出的场强使得PIN二极管导通，原通带关闭，整个带通层在通带表现出屏蔽特性，屏蔽效能不小于10dB，电磁能量被反射会空间，对于吸波带内的能量则被吸收。无论是强电磁能量还是弱电磁能量，只要频率落入吸波带内，则后端带通层就表现为金属板特性，电磁能量被完全反射，经PMI泡沫层阻抗变换达到阻抗层，此时由于电磁频率落入阻抗层谐振频率内，电磁波被阻抗元件完全吸收。传输通带频率主要由带通层通带频率决定，同时也受到PMI泡沫影响，PMI泡沫越薄，耦合强度越大，等效电容也会随之增加，通带频率越往下偏移。
利用商业微波仿真软件进行仿真模拟，仿真结果如图2所示。
在仿真过程中，二极管等效截止状态等效电路为一个电容，导通状态下等效为一个小电阻与电感串联。在低场强入射时，在1.82GHz处有一个传输通带，插入损耗小于1dB，当二极管导通(即强电磁能量入射时)，通带关闭；无论电磁能量强弱，在6.9GHz至22.8GHz都为吸波带。
从图3可以看出，在小信号入射即二极管处于截止状态时，仿真与实测都存在一个传输通带，当强电磁能量入射即二极管处于导通，通带关闭，原通带处屏蔽效能可达20dB。而无论二极管导通与否，都存在一个较宽的吸波带。图3仿真与实测结果表明所设计通带状态可调的传输吸波结构满足设计要求。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (4)

1.一种通带状态可调的传输吸波结构，其特征在于，所述传输吸波结构包括：
PIN二极管加载的带通层、PMI泡沫、阻抗元件加载的阻抗层，三层依次排列；所述带通层与所述阻抗层通过所述PMI泡沫串联，所述PMI泡沫等效为阻抗变换电路；
所述带通层包括：PIN二极管加载的金属贴片层、介质基板以及金属缝隙层；PIN二极管加载到所述金属贴片层两相邻贴片之间，且关于所述金属贴片层的中心旋转对称；
当所述传输吸波结构接收通带内传输小信号时，所述PIN二极管处于截止状态，带通层处于谐振状态，整个传输吸波结构的阻抗等效为无穷大，小信号以低损耗穿透传输吸波结构；
当所述传输吸波结构接收强电磁能量时，所述金属缝隙层感应出的场强使得所述PIN二极管导通，通带关闭，整个带通层在通带呈现屏蔽特性；
所述带通层通过LC串联谐振小型化结构设计，所述介质基板为罗杰斯4350B介质基板，所述带通层通带等效为电感、电容并联电路；
所述阻抗层为阻抗元件加载的金属方形同心双环。
2.根据权利要求1所述的传输吸波结构，其特征在于，所述PMI泡沫为低介电常数和低损耗的PMI泡沫。
3.根据权利要求1所述的传输吸波结构，其特征在于，PIN二极管在垂直和水平两个方向以对称方式加载到金属贴片层上，且两个方向加载周期与金属贴片层单元结构相同。
4.根据权利要求1所述的传输吸波结构，其特征在于，所述金属方形同心双环的外环尺寸为8.5mm，内环尺寸为5.5mm；外环加载的阻抗元件阻抗值为300欧姆，内环加载的阻抗元件阻抗值为1000欧姆，介质基板厚度为0.25mm。
CN202110694056.1A 2021-06-22 2021-06-22 通带状态可调的传输吸波结构 Active CN113488778B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110694056.1A CN113488778B (zh) 2021-06-22 2021-06-22 通带状态可调的传输吸波结构

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110694056.1A CN113488778B (zh) 2021-06-22 2021-06-22 通带状态可调的传输吸波结构

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113488778A CN113488778A (zh) 2021-10-08
CN113488778B true CN113488778B (zh) 2022-11-11

Family

ID=77935878

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110694056.1A Active CN113488778B (zh) 2021-06-22 2021-06-22 通带状态可调的传输吸波结构

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113488778B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114361806B (zh) * 2022-01-11 2023-05-02 西安电子科技大学 一种小型化吸透一体频率选择表面
CN114374097B (zh) * 2022-01-26 2023-04-28 西安电子科技大学 一种宽频、多频及变频天线覆层
CN114614266B (zh) * 2022-05-11 2022-08-12 成都飞机工业（集团）有限责任公司 一种x波段带通的吸透一体频率选择表面结构

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN207250729U (zh) * 2017-09-27 2018-04-17 中国人民解放军国防科技大学 通带可控的双边频宽带吸波体
CN110994182A (zh) * 2019-12-30 2020-04-10 中国船舶工业集团公司第七〇八研究所 一种s波段宽带强场自适应防护结构

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013106106A2 (en) * 2012-01-09 2013-07-18 Utah State University Reconfigurable antennas utilizing parasitic pixel layers

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN207250729U (zh) * 2017-09-27 2018-04-17 中国人民解放军国防科技大学 通带可控的双边频宽带吸波体
CN110994182A (zh) * 2019-12-30 2020-04-10 中国船舶工业集团公司第七〇八研究所 一种s波段宽带强场自适应防护结构

Also Published As

Publication number Publication date
CN113488778A (zh) 2021-10-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113488778B (zh) 通带状态可调的传输吸波结构
CN110994182B (zh) 一种s波段宽带强场自适应防护结构
CN110247196B (zh) 一种中频宽带透波、高频和低频吸波的频率选择吸波体
Hu et al. Design of ultrawideband energy-selective surface for high-power microwave protection
CN112103660B (zh) C波段宽带能量选择表面
CN102437399B (zh) 一种高功率微波脉冲防护罩
CN107579352B (zh) 一种适用于天线罩的超宽带频率选择表面
KR20160013697A (ko) 박형 광대역 전파 흡수체
CN111584982B (zh) 波导限幅器
CN104485515A (zh) 加载集总元件的宽带吸波材料
CN113410651B (zh) 一种宽频带高功率微波自适应防护装置
CN112117546A (zh) C波段超宽带能量选择表面
Hu et al. Design and analysis of multiband energy selective surface based on semiconductors
Yuan et al. Intelligent radome design with multilayer composites to realize asymmetric transmission of electromagnetic waves and energy isolation
CN111725626B (zh) 吸透可重构实现电磁波非对称传输和能量隔离的天线罩
Wu et al. An Ultrabroadband Energy Selective Surface With Nonreciprocal Performance for HIRF Protection
CN204156097U (zh) 加载集总元件的宽带吸波材料
CN108493620B (zh) 一种uhf频段雷达吸收体
Yi et al. Design of miniaturized and ultrathin absorptive/transmissive radome based on interdigital square loops
Qin et al. Design of energy selective surfaces with wide reflection band
Wang et al. A miniaturized self-actuated bandpass protection structure based on energy low-pass mechanism
CN212848818U (zh) 一种基于pin管的智能可重构频率选择雷达吸波体
Huang et al. Self-switchable broadband waveguide protector against high power microwave
Hu et al. Design and Simulation of An X-band bandpass energy selection surface
Huang et al. A broadband adaptive waveguide high-power microwave protector

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
CB03 Change of inventor or designer information

Inventor after: Zhang Bohan

Inventor before: Zhou Dongming

Inventor before: Zhang Bohan

CB03 Change of inventor or designer information
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant