CN115458948B - 一种高频超宽带能量选择表面 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高频超宽带能量选择表面，包括：多个阵列排布的电磁超单元（1）；所述电磁超单元（1）包括：沿所述电磁超单元（1）厚度方向依次连接的顶层电磁响应结构（11）、第一介质基板（12）、中间连接框（13）、第二介质基板（14）和底层电磁响应结构（15）；所述顶层电磁响应结构（11）包括：多个顶层电磁响应组件（111）；多个所述顶层电磁响应组件（111）阵列设置，且相互导通；所述底层电磁响应结构（15）包括：多个底层电磁响应组件（151）；多个所述底层电磁响应组件（151）阵列设置，且相互导通；所述底层电磁响应组件（151）的数量大于所述顶层电磁响应组件（111）的数量。

Description

一种高频超宽带能量选择表面
技术领域
本发明涉及强电磁脉冲防护领域，尤其涉及一种高频超宽带能量选择表面。
背景技术
现代电子信息系统的智能化得到了极大的发展，集成化程度越来越高，设备尺寸越来越小，电子器件密度越来越大。设备系统的电子化程度越高，对周围电磁场、电压、电流的变化也就越敏感。实验研究表明，电磁脉冲可以耦合进入电子系统中对设备的正常工作造成不同程度的影响，当耦合能量超过一定阈值就会造成敏感器件的毁伤，从而导致整个系统失效或永久损坏。高频段和大功率级别微波的有意和无意辐射，都可以远距离非接触地把设备的电子器件毁伤，从而瘫痪整个设备系统。如何在复杂电磁环境中有效保护电子信息系统的安全可靠运行，成为需要迫切解决的问题之一。
高频段、超宽带用频设备的发展对电磁防护技术提出了新的挑战和要求。由于高频段、超宽带技术在无线通信、探测等领域具有精度高、信息吞吐率高的特点，近几年来国内外应用高频超宽带的技术越来越普遍，主要应用于通信（如家庭和个人网络，公路信息服务系统和无线音频、数据和视频分发等）、雷达探测（如车辆及航空器碰撞/故障避免，入侵检测和探地雷达等）以及高精度定位（如资产跟踪、人员定位、室内定位等）。加之，第五代移动通信系统5G 已经成为通信业和学术界探讨的热点，其中5G 通信频段覆盖已经覆盖到微波频段和超宽带频段。常用的卫星通信也已经覆盖到X、Ku 波段。因此，无线通信、探测等系统中高频段和超宽带的电磁防护需求也越来越强烈。
目前，针对强电磁威胁的防护手段大多以滤波、屏蔽和接地等“后门”防护手段为主（例如参考文献[1][2]），这些方法从电路设计出发，虽然简易方便，但却增加系统的复杂性和设计难度。而针对“前主要是在前端电路中加装大功率限幅器，大功率衰减器虽然可以对流入电路的电流进行大幅衰减，但是其在满足大幅衰减信号的同时又会影响正常信号的通过。此外，前端加装滤波器或者频率选择表面（FSS）虽然可以将带外的大功率信号进行隔离，但是无法根据电磁环境的变化自适应改变自身工作状态，无法对频率在通带内的强电磁脉冲进行有效防护。
参考文献[3]中虽然提出了能量选择表面的概念，即能够自适应地根据空间场强改变自身工作状态，对带内强电磁脉冲自适应防护。但其工作频率为L波段及以下，无法满足高频段电子系统的防护需求。参考文献[4]实现了S波段的防护，但是其带宽和频段依然不能满足现有设备对高频和超宽带的防护需求。从工作频段上比较，公开的文献报道中，暂时还没有可应用于 X 波段甚至更高频段的能量选择装置。
参考文献[1]颜克文, 阮成礼, 梁源, 等. 通信设备天线端口电磁脉冲防护技术研究[J]. 舰船电子工程, 2012, Vol.32(8):61-63
参考文献[2]张忠连, 超短波通信系统射频前段电磁防护技术研究[D]. 成都:电子科技大学, 2009:18-19
参考文献[3]中国专利CN101754668B，专利名称“一种电磁能量选择表面装置”
参考文献[4]中国专利CN109451718A，专利名称“一种超宽带能量选择表面”。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高频超宽带能量选择表面，满足在C/X/Ku 频段具有低插入损耗、高防护效能的要求。
为实现上述发明目的，本发明提供一种高频超宽带能量选择表面，包括：多个阵列排布的电磁超单元；
所述电磁超单元包括：沿所述电磁超单元厚度方向依次连接的顶层电磁响应结构、第一介质基板、中间连接框、第二介质基板和底层电磁响应结构；
所述顶层电磁响应结构包括：多个顶层电磁响应组件；
多个所述顶层电磁响应组件阵列设置，且相互导通；
所述底层电磁响应结构包括：多个底层电磁响应组件；
多个所述底层电磁响应组件阵列设置，且相互导通；
所述底层电磁响应组件的数量大于所述顶层电磁响应组件的数量。
根据本发明的一个方面，多个所述电磁超单元按照M×N的形式阵列排布，其中，M×N≥2且M 和N为正整数；
所述电磁超单元阵列排布的周期p满足：8mm≤p≤15mm。
根据本发明的一个方面，所述第一介质基板和所述第二介质基板为外形尺寸一致的方形板体；其中，所述第一介质基板和所述第二介质基板的厚度均满足：1mm≤h≤3mm。
根据本发明的一个方面，所述顶层电磁响应组件包括：顶层组件主体和设置在所述顶层组件主体上的顶层二极管；
所述顶层组件主体呈中心对称结构，其包括：两个相互垂直连接的第一金属条带；
每个所述第一金属条带上对称的设置有两个用于焊接所述顶层二极管的第一焊接缝隙，所述顶层二极管与所述第一焊接缝隙一一对应的设置；
所述第一焊接缝隙在所述第一金属条带上的设置位置满足：
l t =0.5p t -w t -2g d
其中，l t 表示所述第一焊接缝隙距离两个所述第一金属条带交叉位置的距离，p t 表示所述第一金属条带的长度，w t 表示所述第一金属条带的宽度，g d 表示所述第一焊接缝隙的宽度。
根据本发明的一个方面，所述顶层电磁响应结构中，所述顶层电磁响应组件具有4个，且呈2×2的形式阵列排布；
所述第一金属条带材质为铜，其宽度w t 满足：0.1mm≤w t ≤0.6mm，其长度与所述顶层电磁响应组件的阵列周期相一致，且满足：p t =p/2，其中，p表示所述第一介质基板的边长。
根据本发明的一个方面，所述底层电磁响应组件包括：底层组件主体和设置在所述底层组件主体上的底层二极管；
所述底层组件主体呈中心对称结构，其包括：两个相互垂直连接的第二金属条带；
每个所述第二金属条带上对称的设置有两个用于焊接所述底层二极管的第二焊接缝隙，所述底层二极管与所述第二焊接缝隙一一对应的设置；
所述第二焊接缝隙在所述第二金属条带上的设置位置满足：
l b =0.5p b -w b -2g d
其中，l b 表示所述第二焊接缝隙距离两个所述第二金属条带交叉位置的距离，p b 表示所述第二金属条带的长度，w b 表示所述第二金属条带的宽度，g d 表示所述第二焊接缝隙的宽度，与所述第一焊接缝隙的宽度一致。
根据本发明的一个方面，所述底层电磁响应组件中，所述底层电磁响应组件具有9个，且呈3×3的形式阵列排布；
所述第二金属条带材质为铜，其宽度w b 满足：0.1mm≤w b ≤0.6mm，其长度p b 满足：p b =p/3，其中，p表示所述第二介质基板的边长。
根据本发明的一个方面，所述顶层二极管与所述底层二极管为相同的，其其结电容小于 0.05pF，导通电阻小于 8 欧姆。
根据本发明的一个方面，所述中间连接框为方形金属框，其外形尺寸与所述第一介质基板和所述第二介质基板的边长相一致，其线宽为w m 满足：0.05mm≤w m ≤0.2mm。
根据本发明的一个方面，所述高频超宽带能量选择表面的工作波段在C/X/Ku 波段。
根据本发明的一种方案，可以同时实现 C/X/Ku 频段电磁能量选择的效果，即能够自适应地根据空间场强改变自身工作状态，允许 C/X/Ku 频段小功率信号低损耗通过，而阻止Ku 频段以下强电磁能量的进入。
根据本发明的一种方案，本发明能够减小能量选择表面在超宽频段和高频段对小信号的插入损耗，同时提高防护效能。
根据本发明的一种方案，本发明相较于现有技术其成本和技术可靠性具有更大优势，可以实现在超宽频段和高频段自适应防护功能，且具有低插入损耗和高防护效能的特点。因此，本发明是对能量选择表面的创新性拓展，实现了超宽带和高频段的自适应防护，同时从工程上提高了可靠性，可以为高频段、超宽带用频设备提供可靠的电磁防护功能，具有重要的理论和工程价值。
根据本发明的一种方案，本发明满足在C/X/Ku 频段具有低插入损耗、高防护效能的要求，其自适应感知空间中电磁场强度，改变自身工作状态：当空间中的电磁场能量小于开关阈值时，该装置在工作频段提供一个通带，信号通过通带被系统接收；当能量大于开关阈值时，通带关闭，信号在全频段内被反射。尤其是，本发明利用二极管在电磁辐照下导通前后的等效电容和电阻与电磁结构构成不同的谐振电路，实现能量选择表面在C/X/Ku 超宽频段的低插入损耗和高防护效能的目标。
附图说明
图1是示意性表示根据本发明的一种实施方式的高频超宽带能量选择表面的结构图；
图2是示意性表示根据本发明的一种实施方式的电磁超单元的爆炸图；
图3是示意性表示根据本发明的一种实施方式的顶层电磁响应结构的结构图；
图4是示意性表示根据本发明的一种实施方式的中间连接框的结构图；
图5是示意性表示根据本发明的一种实施方式的底层电磁响应结构的结构图；
图6是示意性表示根据本发明的一种实施方式的高频超宽带能量选择表面的插入损耗测试结果图；
图7是示意性表示根据本发明的一种实施方式的高频超宽带能量选择表面的防护效能测试结果图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
在针对本发明的实施方式进行描述时，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”所表达的方位或位置关系是基于相关附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细地描述，实施方式不能在此一一赘述，但本发明的实施方式并不因此限定于以下实施方式。
结合图1、图2、图3、图4和图5所示，根据本发明的一种实施方式，本发明的一种高频超宽带能量选择表面，包括：多个阵列排布的电磁超单元1。在本实施方式中，通过多个阵列布置的电磁超单元1以构成本发明的高频超宽带能量选择表面。其中，电磁超单元1包括：沿电磁超单元1厚度方向依次连接的顶层电磁响应结构11、第一介质基板12、中间连接框13、第二介质基板14和底层电磁响应结构15。在本实施方式中，电磁超单元1是通过印制电路板的工艺制成的。高频在这里定义为大于L波段即2GHz以上，超宽带定义为相对工作带宽大于50%，（相对带宽=（最高频率-最低频率）/中心工作频率）。在本实施方式中，所涉及的频段为4.3-14GHz，相对带宽为106%。
在本实施方式中，顶层电磁响应结构11包括：多个顶层电磁响应组件111；其中，多个顶层电磁响应组件111阵列设置，且相互导通。在本实施方式中，底层电磁响应结构15包括：多个底层电磁响应组件151；其中，多个底层电磁响应组件151阵列设置，且相互导通。在本实施方式中，底层电磁响应组件151的数量大于顶层电磁响应组件111的数量。
结合图1和图2所示，根据本发明的一种实施方式，多个电磁超单元1按照M×N的形式阵列排布，其中，M×N≥2且M 和N为正整数。在本实施方式中，电磁超单元1阵列排布的周期p满足：8mm≤p≤15mm。
结合图1和图2所示，根据本发明的一种实施方式，第一介质基板12和第二介质基板14为外形尺寸一致的方形板体；其中，第一介质基板12和第二介质基板14的厚度均满足：1mm≤h≤3mm。在本实施方式中，第一介质基板12和第二介质基板14作为衬底材料，起到结构支撑的作用，同时将顶层电磁响应结构11 、中间连接框13和底层电磁响应结构15间隔开。其中，第一介质基板12和第二介质基板14的材料为一致的，均为高频电路板板材，例如，采用罗杰斯 5880、罗杰斯 4350B、泰兴微波F4B 等主要板材中的一种。
结合图1、图2和图3所示，根据本发明的一种实施方式，顶层电磁响应组件111包括：顶层组件主体1111和设置在顶层组件主体1111上的顶层二极管1112。在本实施方式中，顶层组件主体1111呈中心对称结构，其包括：两个相互垂直连接的第一金属条带1111a。在本实施方式中，通过两个垂直相交的第一金属条带1111a使得顶层组件主体1111形成一个中心对称的十字结构。在本实施方式中，两个第一金属条带1111a是一体设置的。在本实施方式中，每个第一金属条带1111a上对称的设置有两个用于焊接顶层二极管1112的第一焊接缝隙，顶层二极管1112与第一焊接缝隙一一对应的设置。
在本实施方式中，第一焊接缝隙在第一金属条带1111a上的设置位置满足：
l t =0.5p t -w t -2g d
其中，l t 表示第一焊接缝隙距离两个第一金属条带1111a交叉位置的距离，p t 表示第一金属条带1111a的长度，w t 表示第一金属条带1111a的宽度，g d 表示第一焊接缝隙的宽度。
结合图1、图2和图3所示，根据本发明的一种实施方式，顶层电磁响应结构11中，顶层电磁响应组件111具有4个，且呈2×2的形式阵列排布，且相邻两个顶层电磁响应组件111是相互连接导通的。在本实施方式中，第一金属条带1111a材质为铜，其宽度w t 满足：0.1mm≤w t ≤0.6mm，其长度与顶层电磁响应组件111的阵列周期相一致，且满足：p t =p/2，其中，p表示第一介质基板12的边长，与电磁超单元1阵列排布的周期相一致。
结合图1、图2和图5所示，根据本发明的一种实施方式，底层电磁响应组件151包括：底层组件主体1511和设置在底层组件主体1511上的底层二极管1512。在本实施方式中，底层组件主体1511呈中心对称结构，其包括：两个相互垂直连接的第二金属条带1511a；在本实施方式中，通过两个垂直相交的第二金属条带1511a使得底层组件主体1511形成一个中心对称的十字结构。在本实施方式中，两个第二金属条带1511a是一体设置的。每个第二金属条带1511a上对称的设置有两个用于焊接底层二极管1512的第二焊接缝隙，底层二极管1512与第二焊接缝隙一一对应的设置。
在本实施方式中，第二焊接缝隙在第二金属条带1511a上的设置位置满足：
l b =0.5p b -w b -2g d
其中，l b 表示第二焊接缝隙距离两个第二金属条带1511a交叉位置的距离，p b 表示第二金属条带1511a的长度，w b 表示第二金属条带1511a的宽度，g d 表示第二焊接缝隙的宽度，与第一焊接缝隙的宽度一致。
结合图1、图2和图5所示，根据本发明的一种实施方式，底层电磁响应组件151中，底层电磁响应组件151具有9个，且呈3×3的形式阵列排布，且相邻两个底层电磁响应组件151是相互连接导通的。在本实施方式中，第二金属条带1511a材质为铜，其宽度w b 满足：0.1mm≤w b ≤0.6mm，其长度p b 满足：p b =p/3，其中，p表示第二介质基板14的边长，与电磁超单元1阵列排布的周期相一致。
结合图1、图2、图3和图5所示，根据本发明的一种实施方式，顶层二极管1112与底层二极管1512为相同的，其其结电容小于 0.05pF，导通电阻小于 8 欧姆。
如图4所示，根据本发明的一种实施方式，中间连接框13为方形金属框，其外形尺寸与第一介质基板12和第二介质基板14的边长相一致（即p×p），其线宽为w m 满足：0.05mm≤w m ≤0.2mm。在本实施方式中，中间连接框13为正方形铜框。在本实施方式中，中间连接框13的厚度可设置为0.017mm或0.035mm。
通过上述设置，通过在电磁超单元1中设置金属的中间连接框13可起到提供一个等效电感的作用，使得顶层电磁响应结构11和底层电磁响应结构15的耦合增强，以减小高频超宽带能量选择表面在中心频率的插入损耗。
根据本发明的一种实施方式，高频超宽带能量选择表面的工作波段在C/X/Ku 波段。
通过上述设置，本发明能够自适应感知空间中电磁场强度，改变自身工作状态：当空间中的电磁场能量小于开关阈值时，该装置在工作频段提供一个通带，信号通过通带被系统接收；当能量大于开关阈值时，通带关闭，信号在全频段内被反射。可用于敏感电子系统的强电磁防护。
为进一步阐述本发明的工作原理，对本发明进行举例说明。
实施例1
结合图1、图2、图3、图4和图5所示，在本实施方式中，采用25个电磁超单元1，以5×5的形式阵列排布构建本发明的高频超宽带能量选择表面，其中，电磁超单元1排列的周期p的取值为 10.16mm。
进一步的，如图3所示，顶层电磁响应结构11其主要作用是感应电磁波同时提供电磁防护能力，由 4 个顶层电磁响应组件111 按照2×2，且周期p t =5.08mm(p t =p/2)的方式成阵列排布而成，外围尺寸为p×p=10.16mm×10.16mm。在本实施方式中，顶层电磁响应组件111包括由两个互相垂直的第一金属条带1111a组成的十字型顶层组件主体1111和4 个顶层二极管1112组成。互相垂直的第一金属条带1111a的材质为铜，宽度为w t =0.55mm，长度p t =5.08mm，并在每个第一金属条带1111a距离十字中心交叉距离为l t =1.39mm的两侧挖有两个宽度为g d =0.3mm 的第一焊接缝隙用于顶层二极管1112的焊接。4个顶层二极管1112焊接于顶层电磁响应组件111 的四个第一焊接缝隙中。在本实施方式中，顶层二极管1112 的结电容等于 0.04pF，导通电阻为5欧姆，管脚间距为 0.3mm。
进一步的，第一介质基板12 是顶层电磁响应结构11的衬底材料，起到结构支撑的作用，同时将顶层电磁响应结构11和中间连接框13间隔开。在本实施方式中，第一介质基板12材料为泰兴微波F4B225，其介电常数为2.25，厚度h为2mm。尺寸为p×p=10.16mm×10.16mm，与电磁超单元 1 的外围尺寸一致。
进一步的，如图4所示，中间连接框13是一个正方形金属框，且采用铜材料制成，其主要作用是提供一个等效电感，使得顶层电磁响应结构11和底层电磁响应结构15的耦合增强，以减小高频超宽带能量选择表面在中心频率的插入损耗。中间连接框13的外围尺寸与电磁超单元1的外围尺寸一致，为p×p=10.16mm×10.16mm，线宽w m =0.1mm。
进一步的，第二介质基板14是底层电磁响应结构15的衬底材料，起到结构支撑的作用，同时将底层电磁响应结构15和中间连接框13间隔开。第二介质基板14材料与第一介质基板12相同，为泰兴微波F4B225，其介电常数为2.25，厚度h为 2mm。尺寸为p×p=10.16mm×10.16mm，与电磁超单元 1 的外围尺寸一致。
进一步的，如图5所示，底层电磁响应结构15其主要作用是感应电磁波同时提供电磁防护能力，其中，底层电磁响应结构15包含有9个底层电磁响应组件151按照 3×3、周期p b =10.16mm/3≈3.39 mm的方式成阵列排布而成，外围尺寸为p×p=10.16mm×10.16mm，其中，底层电磁响应组件151包括由两个第二金属条带1511a相互垂直相交构成的十字型底层组件主体1511和4个底层二极管1512组成。互相垂直的第二金属条带1511a的材质为铜，宽度w b =0.4 mm，长度p b =10.16mm/3≈3.39 mm。在本实施方式中，在每个第二金属条带1511a距离十字中心交叉距离为l b =0.695 mm的两侧挖有两个宽度为g d 的第二焊接缝隙用于底层二极管1512的焊接。为方便二极管焊接，第二焊接缝隙的宽度g d 与底层二极管1512的两个管脚间距一致，且为0.3mm。在本实施方式中，底层二极管1512的选型与顶层二极管1112保持一致。
通过上述设置的电磁超单元1构成了本发明中高频超宽带能量选择表面的最小电磁单元，其外围尺寸为：p×p×(2h)=10.16mm×10.16mm×4mm。
实施例2
在本实施方式中，基于实施例1中的设计参数，通过印制电路工艺加工了一个高频超宽带能量选择表面（即样品），并通过空间开窗测试法对加工的样品进行了小功率信号和大功率信号的试验验，验证了方案的可行性和实用性。
在本实施方式中，样品采用25个电磁超单元1按照M×N=5×5，阵列周期p=10.16mm的方式构成所进行试验的高频超宽带能量选择表面。图6示出了样品的插入损耗测试结果，其中横坐标是频率，纵坐标是插入损耗，从图6可以看出基于本发明设计的高频超宽带能量选择表面的插入损耗在 4.3GHz-14GHz 范围内（频率宽度9.7GHz）内小于1dB，同时满足在 C/X/Ku 波段的宽带低插入损耗的要求。图7是样品测试得到的防护效果测试结果，其中，横坐标是频率，纵坐标是防护效能，从图7可以看出在16.2GHz以下的频率内大于10dB，且防护效能在14GHz以下都大于15.5dB，满足在C/X/Ku 波段的宽带高防护效能的要求。
进一步的，为进一步对比本方案的优点，进而将参考文献1和参考文献2性能参数进行汇总，并用于与本方案进行对比，具体如下表1：
表1
Figure 66250DEST_PATH_IMAGE001
与参考文献1和参考文献2相比，本发明的工作频段更高可以覆盖Ku频段到14GHz，而参考文献1和参考文献2只能工作于C波段以下。本发明的工作带宽更宽，达到了9.7GHz，插入损耗更小，防护效能更大。
参考文献[1]N.Huetal.,"Designof UltrawidebandEnergy-SelectiveSurfacefor High-Power Microwave Protection," in IEEE Antennas and WirelessPropagation Letters, vol. 18, no. 4, pp. 669-673, April 2019, doi: 10.1109/LAWP.2019.2900760.（用于高功率微波防护的超宽带能量选择表面设计，IEEE 天线与无线传播快报）
参考文献[2] D. Qin,R. Ma, J. Su, X. Chen, R. Yang and W. Zhang, "Ultra-Wideband Strong Field Protection Device Based on Metasurface,"in IEEETransactionson Electromagnetic Compatibility, vol.62, no.6, pp.2842-2848,Dec.2020,doi:10.1109/TEMC.2020.3020840. (基于超表面的超宽带强场保护装置，IEEE 电磁兼容期刊)
上述内容仅为本发明的具体方案的例子，对于其中未详尽描述的设备和结构，应当理解为采取本领域已有的通用设备及通用方法来予以实施。
以上所述仅为本发明的一个方案而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种高频超宽带能量选择表面，其特征在于，包括：多个阵列排布的电磁超单元（1）；
所述电磁超单元（1）包括：沿所述电磁超单元（1）厚度方向依次连接的顶层电磁响应结构（11）、第一介质基板（12）、中间连接框（13）、第二介质基板（14）和底层电磁响应结构（15）；
所述顶层电磁响应结构（11）包括：多个顶层电磁响应组件（111）；
多个所述顶层电磁响应组件（111）阵列设置，且相互导通；
所述底层电磁响应结构（15）包括：多个底层电磁响应组件（151）；
多个所述底层电磁响应组件（151）阵列设置，且相互导通；
所述底层电磁响应组件（151）的数量大于所述顶层电磁响应组件（111）的数量；
所述顶层电磁响应组件（111）包括：顶层组件主体（1111）和设置在所述顶层组件主体（1111）上的顶层二极管（1112）；
所述顶层组件主体（1111）呈中心对称结构，其包括：两个相互垂直连接的第一金属条带（1111a）；
每个所述第一金属条带（1111a）上对称的设置有两个用于焊接所述顶层二极管（1112）的第一焊接缝隙，所述顶层二极管（1112）与所述第一焊接缝隙一一对应的设置；
所述第一焊接缝隙在所述第一金属条带（1111a）上的设置位置满足：
l t =0.5p t -w t -2g d
其中，l t 表示所述第一焊接缝隙距离两个所述第一金属条带（1111a）交叉位置的距离，p t 表示所述第一金属条带（1111a）的长度，w t 表示所述第一金属条带（1111a）的宽度，g d 表示所述第一焊接缝隙的宽度；
所述底层电磁响应组件（151）包括：底层组件主体（1511）和设置在所述底层组件主体（1511）上的底层二极管（1512）；
所述底层组件主体（1511）呈中心对称结构，其包括：两个相互垂直连接的第二金属条带（1511a）；
每个所述第二金属条带（1511a）上对称的设置有两个用于焊接所述底层二极管（1512）的第二焊接缝隙，所述底层二极管（1512）与所述第二焊接缝隙一一对应的设置；
所述第二焊接缝隙在所述第二金属条带（1511a）上的设置位置满足：
l b =0.5p b -w b -2g d
其中，l b 表示所述第二焊接缝隙距离两个所述第二金属条带（1511a）交叉位置的距离，p b 表示所述第二金属条带（1511a）的长度，w b 表示所述第二金属条带（1511a）的宽度，g d 表示所述第二焊接缝隙的宽度，与所述第一焊接缝隙的宽度一致。
2.根据权利要求1所述的高频超宽带能量选择表面，其特征在于，多个所述电磁超单元（1）按照M×N的形式阵列排布，其中，M×N≥2且M 和N为正整数；
所述电磁超单元（1）阵列排布的周期p满足：8mm≤p≤15mm。
3.根据权利要求2所述的高频超宽带能量选择表面，其特征在于，所述第一介质基板（12）和所述第二介质基板（14）为外形尺寸一致的方形板体；其中，所述第一介质基板（12）和所述第二介质基板（14）的厚度均满足：1mm≤h≤3mm。
4.根据权利要求3所述的高频超宽带能量选择表面，其特征在于，所述顶层电磁响应结构（11）中，所述顶层电磁响应组件（111）具有4个，且呈2×2的形式阵列排布；
所述第一金属条带（1111a）材质为铜，其宽度w t 满足：0.1mm≤w t ≤0.6mm，其长度与所述顶层电磁响应组件（111）的阵列周期相一致，且满足：p t =p/2，其中，p表示所述第一介质基板（12）的边长。
5.根据权利要求4所述的高频超宽带能量选择表面，其特征在于，所述底层电磁响应组件（151）中，所述底层电磁响应组件（151）具有9个，且呈3×3的形式阵列排布；
所述第二金属条带（1511a）材质为铜，其宽度w b 满足：0.1mm≤w b ≤0.6mm，其长度p b 满足：p b =p/3，其中，p表示所述第二介质基板（14）的边长。
6.根据权利要求5所述的高频超宽带能量选择表面，其特征在于，所述顶层二极管（1112）与所述底层二极管（1512）为相同的，其结电容小于 0.05pF，导通电阻小于 8 欧姆。
7.根据权利要求6所述的高频超宽带能量选择表面，其特征在于，所述中间连接框（13）为方形金属框，其外形尺寸与所述第一介质基板（12）和所述第二介质基板（14）的边长相一致，其线宽为w m 满足：0.05mm≤w m ≤0.2mm。
8.根据权利要求1至7任一项所述的高频超宽带能量选择表面，其特征在于，所述高频超宽带能量选择表面的工作波段在C/X/Ku波段。
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