CN220189885U - 一种应用于etc通信的强带外抑制的全极化不敏感的频率选择表面 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种应用于ETC通信的强带外抑制的全极化不敏感的频率选择表面，所述频率选择表面作为天线罩，安装在ETC天线上方；所述频率选择表面为若干波导单元集成的平面结构；所述波导单元包括主体，所述主体为上下前后左右六个面围成的方形金属件，其中，上下两个面均为开口面，前后左右四个面上均设置有“工”字形开孔。只对ETC波段（5.775GHz‑5.845GHz）有频带选择，对其他频带显示出高抑制强滤除特征，物理结构形式简单、全金属结构易加工成形，结构上沿xyz轴法向平面均对称工整，从理论上严格杜绝了反射和透射的交叉极化波的产生，并且对任意正交线极化波均有一致的带通响应，可以满足圆极化传输需求。
Description
技术领域
本实用新型涉及ETC通信，具体涉及一种应用于ETC通信的强带外抑制的全极化不敏感的频率选择表面。
背景技术
频率选择表面FSS（Frequency Selective Surface）是一种具有空间滤波效果的平面或天线罩结构，通常由为亚波长的金属图案和附着介质层构成的晶胞结构重复性排列而成。频率选择表面具有特定极化的带通响应，当在通带频段内特定的波入射到FSS时呈透射特性；在阻带频段时，不同极化的电磁波无法通过FSS被反射，从而实现对极化和频率的选择性。利用这类特点，使得FSS在消除空间波带外干扰、提高天线增益、消减雷达散射截面(RCS)、消除整机环境对子系统的EMC/EMI干扰上有广泛应用。
ETC通信常见频段在5.775GHz-5.845GHz，频率较高多径衰落较快，为了提高系统容量通常使用圆极化波做短距离通信。通信频段的超窄带需要极高频率选择性和带外抑制特性，同时圆极化波传输时被拆分为任意正交线极化波，不仅需要对x和y线极化波做极化响应，还需要FSS具有全极化不敏感特性，因此针对ETC的FSS很少提及。
发明内容
本实用新型提出了一种应用于ETC通信的强带外抑制的全极化不敏感的频率选择表面。
本实用新型的技术方案：
一种应用于ETC通信的强带外抑制的全极化不敏感的频率选择表面，所述频率选择表面作为天线罩，安装在ETC天线上方；所述频率选择表面为若干波导单元集成的平面结构；所述波导单元包括主体，所述主体为上下前后左右六个面围成的方形金属件，其中，上下两个面均为开口面，前后左右四个面上均设置有“工”字形开孔。
各波导单元矩阵排列、相互之间紧贴。
本实用新型的优点是，设计合理，结构简单，只对ETC波段（5.775GHz-5.845GHz）有频带选择，对其他频带显示出高抑制强滤除特征，物理结构形式简单、全金属结构易加工成形，结构上沿xyz轴法向平面均对称工整，从理论上严格杜绝了反射和透射的交叉极化波的产生，并且对任意正交线极化波均有一致的带通响应，可以满足圆极化传输需求。
附图说明
图1是频率选择表面结构示意图。
图2是波导单元结构示意图。
图3是y方向线极化波垂直入射的共极化反射和透射频率响应曲线。
图4是y方向线极化波垂直入射引起的交叉极化反射和透射频率响应曲线。
图5a是垂直入射的y线极化波随极化角变化的共极化反射1D样条曲线图。
图5b是垂直入射的y线极化波随极化角变化的共极化透射1D样条曲线图。
图6a是y线极化波入射形式随斜入射角变化的共极化反射1D样条曲线图。
图6b是y线极化波入射形式随斜入射角变化的共极化透射1D样条曲线图。
图中 波导单元1、主体1-1、“工”字形开孔1-2。
具体实施方式
如图1-2所示，一种应用于ETC通信的强带外抑制的全极化不敏感的频率选择表面，所述频率选择表面作为天线罩，安装在ETC天线上方；所述频率选择表面为若干波导单元1集成的平面结构；所述波导单元1包括主体1-1，所述主体1-1为上下前后左右六个面围成的方形金属件，其中，上下两个面均为开口面，前后左右四个面上均设置有“工”字形开孔1-2；
各波导单元1矩阵排列、相互之间紧贴；
相关尺寸以毫米制如下：h=17，l1=4.17，l2=3，p=17，t=0.5，w1=1，w2=11；
在CST商业软件下做了一系列仿真实验得到：
由于单元截面沿x和y方向对称，因此对x和y方向的极化波带通响应曲线一致；
图3展示了y方向极化波垂直入射FSS时的主极化反射参量S11(ryy)和主极化透射参量S21(tyy)，可以看出FSS对ETC频段具有极高的选择性，在5.775GHz-5.845GHz回波损耗均小于-10dB，插入损耗接近于0dB，其他频带的y方向极化波入射几乎被全反射，插入损耗微弱不计。同时，该结构对交叉极化也有极强抑制作用。
图4所示，当y方向线极化波垂直入射时，引起的交叉极化分量即x方向线极化波的反射和透射参量均在-60dB以下微弱不计。
用作圆极化传输的FSS需要对任意极化角的线极化波均有一致的带通响应曲线，为了展示该结构的极化不敏感特性，采用了1D样条曲线绘制了随斜极化角phi变化的频响曲线，如图5a和5b所示。可以看出无论是主极化的反射参量还是透射参量，均表现除了随phi角的一致性，当phi为90°时意味着y极化波完全被改成了x极化波，此时的曲线和phi为0°时几乎一致，因此可以认为线极化波频响曲线完全不受phi角的影响，可以被用作圆极化传输。
本发明也对实施例的斜入射性能进行了评估，因为实际的ETC天线发出的电磁波并不是平行光，受辐射方向图的影响只在主瓣最大增益附近呈现出垂直FSS入射的特性，所以用斜入射来模拟天线3D方向图的效果。图6a和6b展示了y方向线极化波垂直入射时的反射参量S11(ryy)和透射参量S21(tyy)的1D样条曲线图，可以看到随着theta角的增大，结构的窄带选择性呈现出频偏特性，当theta角增大到一定程度时，ETC频段的波将无法通过FSS，这相当于对于实际的天线方向图，偏离主瓣一定角度的副瓣将不会被传输，起到了修缮方向图的作用，保持了天线主瓣特性又抑制了副瓣干扰，消减了天线系统的RCS，让主瓣点对点传输的同时防止副瓣通信的干扰信号通过天线混入后端的电路当中，起到通信辐射增强的效果上述实施例只为说明实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围。
Claims (2)
1.一种应用于ETC通信的强带外抑制的全极化不敏感的频率选择表面，所述频率选择表面作为天线罩，安装在ETC天线上方；所述频率选择表面为若干波导单元集成的平面结构；其特征在于，所述波导单元包括主体，所述主体为上下前后左右六个面围成的方形金属件，其中，上下两个面均为开口面，前后左右四个面上均设置有“工”字形开孔。
2.根据权利要求1所述的一种应用于ETC通信的强带外抑制的全极化不敏感的频率选择表面，其特征在于，各波导单元矩阵排列、相互之间紧贴。
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