CN113594649B - 一种电控微扰动电磁滤波结构、调控方法及设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电控微扰动电磁滤波结构、调控方法及设备，包括沿空间电磁入射方向依次设置的两层频选结构，每层所述频选结构均包括电致伸缩基层和设置在电致伸缩基层上的频选膜，在两层所述电致伸缩基层上分别加载有方向相反的控制电压，两层电致伸缩基层随加载的相反的控制电压其位移方向相反，两侧频选膜随电致伸缩基层移动产生错位，两层频选膜的重叠位置发生改变，形成新的电磁带隙，实现滤波频段的偏移与控制。本发明对空间电磁滤波电路工作频点进行可控调控，主要应用在雷达罩频率切换及电子对抗中，相对于传统空间电磁滤波结构，实现了电可控，相对于新型智能蒙皮结构，更具实现性。

Description

一种电控微扰动电磁滤波结构、调控方法及设备
技术领域
本发明涉及电磁滤波技术领域，尤其是指一种电控微扰动电磁滤波结构、调控方法及设备。
背景技术
电磁滤波电路一般用在射频电路平面信号传输以及电磁信号空间传输中，其主要作用是滤掉无用杂波信号，提高系统抗干扰能力，尤其是在空间电磁传输结构中，空间电磁滤波电路是电子对抗性能的重要参数，典型的应用包括雷达罩和装备蒙皮结构。
在上述具体应用中，当电磁滤波电路的参数固定后，通过的电磁信号频率将是固定的。为了对通过信号的频率进行调制，需要对影响滤波性能的微结构采用电控的方式改变其尺度函数。
传统的滤波结构性能调控是一般是采用switch方式，按照固有设计好的切换模式进行两种调控频率的切换。采用传统开关型滤波结构频率切换法，能够比较轻松的在两个固有频率的模式中进行切换。从智能化可控的角度而言，开关型的缺点是局限于两个固定的频点，而且一般是非连续性的两个频点。
如图1所示为传统开关型频率切换结构示意图，该开关型的频率切换具有如下缺陷：
1、只能在固定设计好的两个频点间进行来回切换；2、非连续切换；3、切换结构比较复杂；4、频率切换范围比较狭窄；5、受制于外形结构，设计难度较大。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中开关型滤波结构局限于两个固定的频点之间的切换模式，提供一种电控微扰动电磁滤波结构、调控方法及设备，对空间电磁滤波电路工作频点进行可控调控，主要应用在雷达罩频率切换及电子对抗中，相对于传统空间电磁滤波结构，实现了电可控，相对于新型智能蒙皮结构，更具实现性。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种电控微扰动电磁滤波结构，包括沿空间电磁入射方向依次设置的两层频选结构，每层所述频选结构均包括电致伸缩基层和设置在电致伸缩基层上的频选膜，在两层所述电致伸缩基层上分别加载有方向相反的控制电压。
在本发明的一个实施例中，所述电致伸缩基层在加载控制电压后，能够实现定向位移伸缩，两层所述电致伸缩基层随加载的相反的控制电压其位移方向相反，两层所述频选膜随电致伸缩基层移动产生错位，形成新的电磁带隙。
在本发明的一个实施例中，在加载控制电压前，两层所述电致伸缩基层上的频选膜位置一致。
在本发明的一个实施例中，所述电致伸缩基层加载控制电压后的位移伸缩量为
在本发明的一个实施例中，所述电致伸缩基层的位移量与加载的控制电压为线性比例关系。
在本发明的一个实施例中，所述频选膜固支设置在电致伸缩基层上。
在本发明的一个实施例中，所述频选膜将会对固有频段的电磁波进行选择性通过，其他频段的电磁波将会被阻隔。
在本发明的一个实施例中，两层所述频选膜重叠部分为电磁滤波结构的工作频段。
在本发明的一个实施例中，所述电致伸缩基层由电致伸缩材料制备而成。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种电控微扰动电磁滤波调控方法，包括以下步骤：
设置两层电致伸缩基层，使空间电磁依次经过两层电致伸缩基层；
在每层电致伸缩基层上贴敷设置有频选膜，两层频选膜在电致伸缩基层上贴敷的位置一致，两层频选膜重叠部分为电磁滤波结构的工作频段；
分别在两层电致伸缩基层上加载方向相反的控制电压；
两层电致伸缩基层随加载的相反的控制电压其位移方向相反，两侧频选膜随电致伸缩基层移动产生错位，两层频选膜的重叠位置发生改变，形成新的电磁带隙，实现滤波频段的偏移与控制。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种电控微扰动电磁滤波设备，包括上述电控微扰动电磁滤波结构。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
本发明所述的电控微扰动电磁滤波结构及调控方法，将能够对固有频段的电磁波进行选择性通过、对其他频段的电磁波将会被阻隔的频选膜设置在电致伸缩基层上，通过将控制电压加载到电致伸缩基层形成可控的微位移结构，使得上下两层频选膜的电磁带隙结构由微位移产生错位，从而使空间电磁滤波结构的作用频段随着调控工作区域的变化而产生相应的工作频段变迁，实现滤波频段的偏移与控制；
本发明所述的电控微扰动电磁滤波设备，能够实现对上述电控微扰动电磁滤波结构及调控方法的应用。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中：
图1是传统开关型频率切换结构示意图；
图2是本发明的电控微扰动电磁滤波结构的整体结构示意图；
图3是本发明的电致伸缩材料控制原理图；
图4是本发明的电磁滤波结构频率调控原理图；
图5是本发明的电控微扰动电磁滤波调控方法的步骤图。
说明书附图标记说明：1、电致伸缩基层；2、频选膜；3、控制电压。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
实施例1
参照图2所示，本发明的电控微扰动电磁滤波结构，包括沿空间电磁入射方向依次设置的两层频选结构，每层所述频选结构均包括电致伸缩基层和设置在电致伸缩基层上的频选膜，在两层所述电致伸缩基层上分别加载有方向相反的控制电压，所述电致伸缩基层加载控制电压后，会向定向方向延展伸缩，根据加载的电压方向其延展伸缩的方向也是相反的，因此在本实施例中，在两层所述电致伸缩基层上分别加载有方向相反的控制电压后，两层所述电致伸缩基层随加载的相反的控制电压其位移方向相反，两层所述频选膜随电致伸缩基层移动产生错位，形成新的电磁带隙，从而使空间电磁滤波结构的作用频段随着调控工作区域的变化而产生相应的工作频段变迁，实现滤波频段的偏移与控制。
参照图3所示，本实施例中的电致伸缩基层采用电致伸缩材料制成，能够产生电致伸缩效应，所述电致伸缩效应是指电介质在电场中发生弹性形变的现象，是压电现象的逆效应；这种现象可说明如下:电介质置于电场中时，它的分子发生极化，沿着电场方向，一个分子的正极与另一个分子的负极衔接,由于正负极相互吸引，使整个电介质在这个方向上发生收缩，直到其内部的弹性力与电引力平衡为止,因此，本实施例中，在两层所述电致伸缩基层上分别加载有方向相反的控制电压，两层电致伸缩基层也会向两个方向产生一定的伸缩位移量；
具体地，所述电致伸缩基层的位移量与加载的控制电压为线性比例关系，即加载的控制电压越大其电致伸缩基层的位移伸缩量越大，在本实施例中以压电材料PZT为例，在电致伸缩材料两电极面上施加电场时，由于逆压电效应，压电陶瓷将产生变形，其在xy面内的应变及等效平面应力分别为：
Figure GDA0003573048890000051
Figure GDA0003573048890000052
其中d31、hp分别为PZT压电陶瓷片的压电常量和厚度；Ep、νp分别为PZT压电陶瓷片的弹性模量和泊松比；V为施加在压电陶瓷上的电压。
当利用压电材料构成的电致伸缩基层，其表面由施加电压引起的位移可以用如下公式来表示：
Figure GDA0003573048890000053
式中，kp＝2hp/h；Ep为压电片的弹性模量；h和b分别为基层的厚度和宽度；V为加载在压电陶瓷片上的驱动电压。
参照图4所示，所述频选膜贴敷在电致伸缩基层上，所述频选膜将会对固有频段的电磁波进行选择性通过，其他频段的电磁波将会被阻隔，在加载控制电压前，两层所述电致伸缩基层上的频选膜位置一致，两层所述频选膜重叠部分为电磁滤波结构的工作频段；当分别在两层电致伸缩基层上加载不同方向的控制电压时，两层电致伸缩基层分别向两侧伸缩位移，从而带动频选膜上的电磁带隙结构产生了错位，空间电磁滤波结构的作用频段随着调控工作区域的变化而产生相应的工作频段变迁，当电致伸缩基层的微位移可控时，空间电磁滤波频段也可控。
具体地，本实施例中，在两层电致伸缩基层上均加载控制电压，两层频选膜上的电磁带隙的位移量是两层电致伸缩基层位移量的叠加，这样进一步扩大了频率可控范围，在其他实施例中，也可以只在其中一层电致伸缩基层上加载控制电压，这样也能够实现两层频选膜上的电磁带隙的错位。
实施例2
参照图5所示，本发明的电控微扰动电磁滤波调控方法，包括以下步骤：
设置两层电致伸缩基层，使空间电磁依次经过两层电致伸缩基层；
在每层电致伸缩基层上贴敷设置有频选膜，两层频选膜在电致伸缩基层上贴敷的位置一致，两层频选膜重叠部分为电磁滤波结构的工作频段；
分别在两层电致伸缩基层上加载方向相反的控制电压；
两层电致伸缩基层随加载的相反的控制电压其位移方向相反，两侧频选膜随电致伸缩基层移动产生错位，两层频选膜的重叠位置发生改变，形成新的电磁带隙，实现滤波频段的偏移与控制。
具体地，本实施例的电控微扰动电磁滤波调控方法是基于上述实施例1中的电控微扰动电磁滤波结构完成的，采用上述频选结构，通过电压控制电致伸缩基层形成可控的微位移结构，使得上下两层电磁带隙结构由微位移产生错位，从而形成空间电磁滤波结构的作用频段随着调控工作区域的变化而产生相应的工作频段变迁。
实施例3
基于上述两个实施例，还可以制成一种电控微扰动电磁滤波设备，该设备内设置有上述电控微扰动电磁滤波结构，并采用上述控微扰动电磁滤波调控方法，从而实现滤波频段的偏移与控制，实现上述结构和方法的真实应用，例如，应用在雷达罩频率切换及电子对抗中
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种电控微扰动电磁滤波结构，其特征在于，包括沿空间电磁入射方向依次设置的两层频选结构，每层所述频选结构均包括电致伸缩基层和设置在电致伸缩基层上的频选膜，在两层所述电致伸缩基层上分别加载有方向相反的控制电压；所述频选膜将会对固有频段的电磁波进行选择性通过，其他频段的电磁波将会被阻隔，在加载控制电压前，两层所述频选膜重叠部分为电磁滤波结构的工作频段；当分别在两层电致伸缩基层上加载不同方向的控制电压时，两层电致伸缩基层分别向两侧伸缩位移，从而带动频选膜上的电磁带隙结构产生了错位，空间电磁滤波结构的作用频段随着调控工作区域的变化而产生相应的工作频段变迁。
2.根据权利要求1所述的电控微扰动电磁滤波结构，其特征在于：所述电致伸缩基层在加载控制电压后，能够实现定向位移伸缩，两层所述电致伸缩基层随加载的相反的控制电压其位移方向相反，两层所述频选膜随电致伸缩基层移动产生错位，形成新的电磁带隙。
3.根据权利要求2所述的电控微扰动电磁滤波结构，其特征在于：在加载控制电压前，两层所述电致伸缩基层上的频选膜位置一致。
4.根据权利要求1所述的电控微扰动电磁滤波结构，其特征在于：所述电致伸缩基层的位移量与加载的控制电压为线性比例关系。
5.根据权利要求1所述的电控微扰动电磁滤波结构，其特征在于：所述频选膜贴敷在电致伸缩基层上。
6.根据权利要求1所述的电控微扰动电磁滤波结构，其特征在于：所述频选膜将会对固有频段的电磁波进行选择性通过，其他频段的电磁波将会被阻隔。
7.根据权利要求6所述的电控微扰动电磁滤波结构，其特征在于：两层所述频选膜重叠部分为电磁滤波结构的工作频段。
8.根据权利要求1所述的电控微扰动电磁滤波结构，其特征在于：所述电致伸缩基层由电致伸缩材料制备而成。
9.一种电控微扰动电磁滤波调控方法，其特征在于，包括以下步骤：
设置两层电致伸缩基层，使空间电磁依次经过两层电致伸缩基层；
在每层电致伸缩基层上贴敷设置有频选膜，两层频选膜贴敷在电致伸缩基层上的位置一致，两层频选膜重叠部分为电磁滤波结构的工作频段；
分别在两层电致伸缩基层上加载方向相反的控制电压；
两层电致伸缩基层随加载的相反的控制电压其位移方向相反，两侧频选膜随电致伸缩基层移动产生错位，两层频选膜的重叠位置发生改变，形成新的电磁带隙，实现滤波频段的偏移与控制。
10.一种电控微扰动电磁滤波设备，其特征在于：包括上述权利要求1-8任意一项所述的电控微扰动电磁滤波结构。
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