CN207765615U - 一种sc频段双通带三维频率选择表面 - Google Patents
一种sc频段双通带三维频率选择表面 Download PDFInfo
- Publication number
- CN207765615U CN207765615U CN201820064339.1U CN201820064339U CN207765615U CN 207765615 U CN207765615 U CN 207765615U CN 201820064339 U CN201820064339 U CN 201820064339U CN 207765615 U CN207765615 U CN 207765615U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- frequency
- dual
- passband
- transmission
- substrate
- 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
Links
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 37
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 27
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 27
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 claims abstract description 6
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 36
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 claims description 9
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 7
- 230000037431 insertion Effects 0.000 claims 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 claims 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 abstract description 9
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 2
- 239000011358 absorbing material Substances 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 1
- 230000011664 signaling Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Aerials With Secondary Devices (AREA)
Abstract
本实用新型公开了一种SC频段双通带三维频率选择表面，所述频率选择表面由多层具有金属贴片的PCB板结构拼装构成，其周期单元由方形同轴波导和平行平板波导组成，在方形同轴波导构成的同轴传输路径中央位置开缝构成一个双模谐振器，在由平行平板波导构成的平板路径中插入金属短路通孔以及中央位置开缝构成另外一个双模谐振器，产生两个单独控制的并且包含两个传输极点的通带。本实用新型可应用于S频段和C频段双频段，所述的三维频率选择表面可实现双极化应用并且具有良好的入射角稳定性。
Description
技术领域
本实用新型属于频率选择表面，具体的涉及一种SC频段双通带三维频率选择表面。
背景技术
频率选择表面(FSS,Frequency Selective Surface)自上世纪五十年代起被广泛研究并作为雷达罩、吸收材料、高阻抗表面和空间滤波器等来使用。现如今，具有不同工作频段的多频通信系统大规模应用于卫星通信，反射天线雷达罩，多频无线通信等军用民用领域。传统的具有简单结构的FSS只具备单一工作波段的功能，无法保证多频段通信。因此为有效解决双频段或多频段内的信号低损耗传输，具备多工作频段的FSS作为一种解决方案被提出并满足现实应用需求。
目前多段频FSS的实现形式有如下几种：
1.多层频率选择表面级联，这类结构会带来臃肿的几何结构，大大增加结构重量；
2.不同频率单元混合排列结构，由于该结构不同工作频率单元尺寸形状各异，保证单元紧凑和小型化具有一定难度；
3.分形结构以及互补结构，这类结构对加工精度具有很高求，且低频工作频段谐振单元尺寸较大，导致难以实现小型化并且恶化角稳定性；
4.三维结构，现有的三维FSS可以较容易的实现轻量化和小型化的目标，但是其存在加工比较复杂，并且只能在单极化下应用的缺点。
实用新型内容
实用新型目的：针对上述现有技术的不足，本实用新型提供一种SC频段双通带三维频率选择表面，该频率选择表面的三维设计结构可以更加容易地构造出三维谐振器以产生两个较稳定且可以单独移动中心频率的通带，同时，由于其结构的对称性可以实现双极化应用，因此具备较强的实用性。
技术方案：一种SC频段双通带三维频率选择表面，所述频率选择表面由两层及其以上具有金属贴片的介质基板和金属过孔构成，所述频率选择表面的周期单元由方形同轴波导和平行平板波导构成，在方形同轴波导构成的同轴传输路径中央位置开缝构成第一双模谐振器，再通过在由平行平板波导构成的平板路径中插入金属短路通孔以及中央位置开缝构成第二双模谐振器，产生两个单独控制的并且包含两个传输极点的通带。
进一步的，所述的介质基板包括内层介质基板和外层介质基板，所述的内层介质基板和外层介质基板组合后形成两条信号传输路径；
进一步的，所述的内层介质基板的金属贴片中间位置具有缝隙；外层介质基板的金属贴片中间位置具有一个较细的缝隙，所述缝隙上下方具有一对金属通孔，穿过外层介质基板，并且连接相邻单元之间的外导体；
进一步的，所述频率选择表面为对称结构，且在外导体沿着信号传播方向具有缝隙；
更进一步的，所述频率选择表面具有两个传输极点的两个通带分别发生在S和C频段内，并且通带间具有两个传输零点，通带外具有一个传输零点。
本实用新型提供的一种SC频段双通带三维频率选择表面，提供了两条信号传输路径。在周期单元中，具有不同形状金属贴片的两种介质基板组合后构成了方形同轴波导并提供一条同轴路径，这条路径可以等效为一个双模谐振器，产生两个传输极点，通过在同轴路径内的金属贴片中间位置增加一条适合尺寸的缝隙，可以使得这两个传输极点构成一个应用在C频段的通带。同时，放置在相邻单元同轴路径之间的外层基板可以作为一个平行平板波导，以此波导为基础可以提供平板路径，通过在外层基板的金属贴片中央位置开有适当尺寸和形状的缝隙，并且在缝隙上下处插入一对连接相邻单元外导体的金属通孔，可以得到一个既支持1/2波长谐振又1/4波长谐振的双模谐振器，从而产生一个工作在S频段包含两个传输极点的通带。在较高频率下，由于内外层介质基板上所开缝隙，平板路径中的电磁波将会通过所开缝隙进入同轴路径中，但是由于同轴波导不能支持在此频率下该信号的传输，于是将高频通带外的更高频率处产生一个传输零点，从而改善了带外抑制特性。外层介质基板的金属贴片上沿着信号方向的缝隙可以使得平板路径中TEM模式下的电磁波与同轴路径中两种不同模式下的电磁波在开缝处具有相反的相位，于是产生了在两个通带之间产生了两个传输零点，大大提高了两个通带之间的频率选择性。同轴路径和平板路径的介质基板均可选择具有适合的介电常数，并配合调整设计参数来改变任一通带的工作频带。
有益效果：本实用新型相比现有技术其显著的效果在于，本实用新型所提供的表面结构通过对称性可以使其适用于双极化应用，且具有较为简单的加工和实现方式；另一方面，每个通带均有一条传输路径提供，便于单独调整，改变入射角角度情况下具有较稳定的通带特性。同时，通带之间产生两个传输零点，高频带外产生一个传输零点，大大提高了频率选择性和带外抑制特性。
附图说明
图1为本实用新型以5×5单元为例的三维结构示意图；
图2为本实用新型周期单元结构俯视图；
图3为本实用新型周期单元结构侧视图；
图4为本实用新型的传输系数和反射系数曲线图；
图5(a)是TE极化模式下，入射角从0°到40°时的传输系数和反射系数；
图5(b)是TM极化模式下，入射角从0°到40°时的传输系数和反射系数。
具体实施方式
为了详细的说明本实用新型的技术方案，下面结合具体实施例和说明书附图做进一步的阐述。
本实用新型提供的一种SC频段双通带三维频率选择表面，其结构如图1所示，包括内表面有金属贴片的环形内层介质基板1和双面具有金属贴片的片状外层介质基板2，直径为1.2mm 的金属通孔3。两种介质基板厚度均为1mm，基底类型为微波介质陶瓷板，介电常数为4.2mm。
参见图2和图3，在一个周期单元内，同轴路径的内导体由环形内层介质基板的金属贴片101构成，该路径的介质层为内层介质基底102；平板路径的上下导体由片状外层介质基板的金属贴片201构成，该路径的介质层为外层介质基底202；两个相同环形内层介质基板的金属贴片101被较大的方形环装缝隙分开；两个相同的片状外层介质基板的金属贴片201被一个较细的缝隙分开，同时在一个周期单元内片状外层介质基板的金属贴片201每一面均有沿着信号传输方向的缝隙；在片状外层介质基板的金属贴片201的缝隙两边，金属通孔3完全穿过平板路径的介质基底并且连接平板路径的上下导体。
图4是电磁全波仿真计算的本实用新型所提供的S/C双频段带通三维FSS的反射系数和传输系数。通过该图可以看出，两个通带分别在S(2-4GHz)频段内和C(4-8Ghz)频段内，并且每个通带具有两个传输极点，通带间具有两个传输零点，高频阻带内具有一个传输零点。
图5是电磁全波仿真计算的本实用新型所提供的S/C双频段带通三维频率选择表面的不同入射角度和极化模式下的传输系数和反射系数。图5(a)是TE极化模式下，入射角从0°到 40°时的传输系数和反射系数；图5(b)是TM极化模式下，入射角从0°到40°时的传输系数和反射系数。通过该图可以看出，本实用新型具有较为稳定的传输特性在任一极化模式下。
本实用新型以方形同轴波导和平行平板波导为基础上设计了一款新型的S/C双频段带通三维频率选择表面。借助此种FSS，可以在S/C双频段上实现两个具有较高频率选择性的通带。较传统的双频段频率选择表面，不仅容易设计加工，而且实现了较为稳定的传输特性，产生在通带之间的双零点，使得通带的两边变得陡峭，大大改善了通带的频率选择性。利用本实用新型可以应用对于频率选择性要求较高的S/C双频段通信系统中，有较大的实用价值。
Claims (6)
1.一种SC频段双通带三维频率选择表面，其特征在于，所述的频率选择表面由两层及其以上具有金属贴片的介质基板和金属过孔构成，其周期单元由方形同轴波导和平行平板波导组成，在方形同轴波导构成的同轴传输路径中央位置开缝构成第一双模谐振器，再通过在由平行平板波导构成的平板路径中插入金属短路通孔以及中央位置开缝构成第二双模谐振器，产生两个单独控制且包含两个传输极点的通带。
2.根据权利要求1所述的一种SC频段双通带三维频率选择表面，其特征在于，所述的介质基板包括内层介质基板和外层介质基板，所述的内层介质基板和外层介质基板组合后形成两条信号传输路径。
3.根据权利要求2所述的一种SC频段双通带三维频率选择表面，其特征在于，所述的内层介质基板的金属贴片中间位置设有缝隙。
4.根据权利要求2所述的一种SC频段双通带三维频率选择表面，其特征在于，所述外层介质基板的金属贴片中间位置设有缝隙，所述缝隙上下方具有一对金属通孔，所述金属通孔穿过外层介质基板，并且连接相邻单元之间的外导体。
5.根据权利要求2所述的一种SC频段双通带三维频率选择表面，其特征在于，所述频率选择表面为对称结构，且在外导体沿着信号传播方向具有缝隙。
6.根据权利要求1所述的一种SC频段双通带三维频率选择表面，其特征在于，所述频率选择表面具有两个传输极点的两个通带分别发生在S和C频段内，并且通带间具有两个传输零点，通带外具有一个传输零点。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201820064339.1U CN207765615U (zh) | 2018-01-16 | 2018-01-16 | 一种sc频段双通带三维频率选择表面 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201820064339.1U CN207765615U (zh) | 2018-01-16 | 2018-01-16 | 一种sc频段双通带三维频率选择表面 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN207765615U true CN207765615U (zh) | 2018-08-24 |
Family
ID=63183868
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201820064339.1U Active CN207765615U (zh) | 2018-01-16 | 2018-01-16 | 一种sc频段双通带三维频率选择表面 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN207765615U (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109411894A (zh) * | 2018-10-29 | 2019-03-01 | 南京师范大学 | 一种双极化宽带外抑制三维频率选择表面 |
| CN110690538A (zh) * | 2019-09-17 | 2020-01-14 | 淮安信息职业技术学院 | 一种双频双极化带通三维频率选择表面 |
| CN110690577A (zh) * | 2019-09-17 | 2020-01-14 | 淮安信息职业技术学院 | 一种具有双边陡降特性的双极化带通三维频率选择表面 |
| CN112736481A (zh) * | 2020-12-25 | 2021-04-30 | 南京航空航天大学 | 一种三屏双通带高选择性的频率选择表面及其设计方法 |
-
2018
- 2018-01-16 CN CN201820064339.1U patent/CN207765615U/zh active Active
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109411894A (zh) * | 2018-10-29 | 2019-03-01 | 南京师范大学 | 一种双极化宽带外抑制三维频率选择表面 |
| CN109411894B (zh) * | 2018-10-29 | 2021-05-11 | 南京师范大学 | 一种双极化宽带外抑制三维频率选择表面 |
| CN110690538A (zh) * | 2019-09-17 | 2020-01-14 | 淮安信息职业技术学院 | 一种双频双极化带通三维频率选择表面 |
| CN110690577A (zh) * | 2019-09-17 | 2020-01-14 | 淮安信息职业技术学院 | 一种具有双边陡降特性的双极化带通三维频率选择表面 |
| CN112736481A (zh) * | 2020-12-25 | 2021-04-30 | 南京航空航天大学 | 一种三屏双通带高选择性的频率选择表面及其设计方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN207765615U (zh) | 一种sc频段双通带三维频率选择表面 | |
| Tang et al. | Differential dual-polarized filtering dielectric resonator antenna | |
| TWI394314B (zh) | 基於複合右及左手超材料結構的電源結合器及分割器 | |
| Li et al. | Vertical Integration of High-$ Q $ Filter With Circularly Polarized Patch Antenna With Enhanced Impedance-Axial Ratio Bandwidth | |
| Vendik et al. | Metamaterials and their application in microwaves: A review | |
| Jiang et al. | Compact dual-band filter using open/short stub loaded stepped impedance resonators (OSLSIRs/SSLSIRs) | |
| TW200933979A (en) | Single-layer metallization and via-less metamaterial structures | |
| CN107623157A (zh) | 一种基于多屏频率选择表面的双通带设计方法 | |
| CN106532256A (zh) | 一种宽频带圆极化基片集成波导天线 | |
| CN109616724B (zh) | 基于双开口谐振环的小型化频率选择表面 | |
| CN109411894A (zh) | 一种双极化宽带外抑制三维频率选择表面 | |
| CN110233335A (zh) | 基于人工磁导体的宽带小型化低剖面双极化天线 | |
| CN114421152A (zh) | 一种具有高选择特性的小型化可重构频率选择表面及应用 | |
| Jin et al. | Dual-polarized frequency-selective surface with two transmission zeros based on cascaded ground apertured annular ring resonators | |
| CN111817011A (zh) | 一种窄带带通频率选择表面 | |
| CN106299688B (zh) | 宽带双频双圆极化小频比的微带天线阵列 | |
| CN110265788A (zh) | 新型二三维结合的双极化带通型雷达吸波体 | |
| Cao et al. | Novel phase-shifting characteristic of CRLH TL and its application in the design of dual-band dual-mode dual-polarization antenna | |
| Lee et al. | A circularly polarized single radiator leaky-wave antenna based on CRLH-inspired substrate integrated waveguide | |
| Yepes et al. | Angularly stable frequency selective surface combined with a wide-scan phased array | |
| Varikuntla et al. | Design of a novel 2.5 D frequency selective surface element using Fibonacci spiral for radome application | |
| Payne et al. | Second-order plasma enabled tunable low-profile frequency selective surface based on coupling inter-layer | |
| CN108777360A (zh) | 基于强耦合机制的角度极其稳定的高性能通信天线罩 | |
| Yusuf et al. | A vertical integration of high-Q filters with patch antennas with enhanced bandwidth and high efficiency | |
| CN112366432B (zh) | 具有共模抑制且结构紧凑的三模hmsiw平衡带通滤波器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |