一种应用于Ku波段的频率选择表面结构及其单元结构制造技术

本发明专利技术涉及一种应用于Ku波段的频率选择表面结构及其单元结构，所述单元结构自上而下依次包括第一金属层、介质基板和第二金属层，其中，所述第一金属层上开设有第一星型缝隙，所述第一星型缝隙包括位于中心处的第一多边形缝隙部和围绕所述第一多边形缝隙部的多个第一三角形缝隙部；所述第二星型缝隙包括位于中心处的第二多边形缝隙部和围绕所述第二多边形缝隙部的多个第二三角形缝隙部。频率选择表面结构包括M×N个周期性排布的单元结构。该频率选择表面结构在12GHz频段附近处具有极强的滤波特性，能够有效保护卫星在下行链路的广播信号不被其他频率信号所干扰。

A Frequency Selective Surface Structure and Its Element Structure Applied in Ku Band

【技术实现步骤摘要】
一种应用于Ku波段的频率选择表面结构及其单元结构
本专利技术属于无线通信
，具体涉及一种应用于Ku波段的频率选择表面结构及其单元结构。
技术介绍
频率选择表面(FrequencySelectiveSurface，FSS)是一种空间电磁滤波结构，可在特定频段使电磁无损耗或低损耗通过，而使该频段外的电磁波被滤掉。FSS实质上是由特定单元结构按照特定排列顺序组成的周期性表面，其可以在特定频段上表现出全反射或全透射特性，相当于空间滤波器的作用。FSS可以广泛应用于滤波器、谐振器、偏振器、天线等方面。广播卫星是向公众直接转播电视信号或广播声音信号的通信卫星，它直接向用户转播音频、视频和数据等信息，具有信息单向传输、一发多收等特点。目前应用于广播卫星的频段主要为C波段和Ku波段，其中，C波段广播卫星遭受地面微波等干扰源的同频干扰比较严重，而Ku波段的地面干扰很小，且频率高，不易受微波辐射干扰，大大地降低了对接收环境的要求，且接收Ku波段的天线口径尺寸小，便于安装也不易被发现。此外，Ku频段宽，能传送多种业务与信息。为了保证在Ku波段广播卫星信息的可靠传输，可以将FSS结构加载于用户接收天线上，以增强Ku波段下行链路频段，即用户接收频段(11.7-12.75GHz)的防干扰能力。现有的用于Ku波段的FSS结构的不足之处在于其结构稳定性较差，导致滤波特性较差，不能满足更高性能的要求，并且现有的用于Ku波段的FSS结构单元尺寸较大，已不能满足当下追求小型化结构的需求。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种应用于Ku波段的频率选择表面结构及其单元结构。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：本专利技术的一方面提供了一种应用于Ku波段的频率选择表面单元结构，自上而下依次包括第一金属层、介质基板和第二金属层，其中，所述第一金属层上开设有第一星型缝隙，所述第一星型缝隙包括位于中心处的第一多边形缝隙部和围绕所述第一多边形缝隙部的多个第一三角形缝隙部，每个所述第一三角形缝隙部的中心处均设置有第一圆形金属贴片，所述多边形缝隙部的至少一部分由多边形金属贴片覆盖，所述多边形金属贴片的中心开设有第一十字型缝隙；所述第二金属层上开设有第二星型缝隙，所述第二星型缝隙包括位于中心处的第二多边形缝隙部和围绕所述第二多边形缝隙部的多个第二三角形缝隙部，每个所述第二三角形缝隙部的中心处均设置有三角形金属贴片，所述第二多边形缝隙部的一部分由第二圆形金属贴片覆盖，所述第二圆形金属贴片的中心开设有第二十字型缝隙。在本专利技术的一个实施例中，所述第一金属层和第二金属层均为中心对称结构。在本专利技术的一个实施例中，所述第一星型缝隙和所述第二星型缝隙均为四角星型缝隙结构；所述第一星型缝隙包括一个第一正方形缝隙部和四个第一三角形缝隙部，且所述多边形金属贴片为正方形金属贴片；所述第二星型缝隙包括一个第二正方形缝隙部和四个第二三角形缝隙部。在本专利技术的一个实施例中，所述第一星型缝隙在所述第二金属层上的投影与所述第二星型缝隙重合。在本专利技术的一个实施例中，所述第一十字形缝隙的两条边分别平行或垂直于所述第一金属层的相应边；所述第二十字形缝隙的两条边分别平行或垂直于所述第二金属层的相应边。在本专利技术的一个实施例中，所述第一十字形缝隙的中心与所述第一金属层的中心重合，所述第二十字形缝隙的中心与所述第二金属层的中心重合。在本专利技术的一个实施例中，所述第一金属层、所述介质基板和所述第二金属层均为正方形结构。在本专利技术的一个实施例中，所述介质基板由耐燃材料制成，所述第一金属层和所述第二金属层均由Cu金属制成。在本专利技术的一个实施例中，所述第一金属层、所述介质基板和所述第二金属层的表面尺寸均为10mm*10mm。本专利技术的另一方面提供了一种应用于Ku波段的频率选择表面结构，包括M×N个周期性排布的如上述实施例中任一项所述的频率选择表面单元结构，其中，M和N为大于等于1的整数。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：1、本专利技术应用于Ku波段广播卫星的频率选择表面结构在12GHz频段附近处具有极强的滤波特性，能够保护卫星在下行链路的广播信号不被其他频率信号所干扰。2、该应用于Ku波段广播卫星的新频率选择表面结构具有非常好的极化稳定性，在TE和TM极化入射波垂直照射时谐振频率偏差仅为30MHz，对结构性能无影响。3、该应用于Ku波段广播卫星的频率选择表面结构具有非常好的角度稳定性，在TE和TM模式下，以不同角度入射波照射时谐振频率始终处于Ku波段广播卫星的下行链路频段(11.7-12.75GHz)之内。4、该频率选择表面结构尺寸很小，单元结构的表面尺寸仅为10mm*10mm，满足小型化结构的趋势。附图说明图1是本专利技术实施例提供的一种应用于Ku波段的频率选择表面单元结构的主视透视图；图2是本专利技术实施例提供的一种应用于Ku波段的频率选择表面单元结构的侧视图；图3是本专利技术实施例提供的一种频率选择表面单元结构第一金属层的主视图；图4是本专利技术实施例提供的一种频率选择表面单元结构第二金属层的主视图；图5是本专利技术实施例提供的一种应用于Ku波段的频率选择表面结构的立体图；图6是本专利技术实施例提供的一种应用于Ku波段广播卫星的频率选择表面结构在TE极化模式下的滤波性能仿真图；图7是本专利技术实施例提供的一种应用于Ku波段广播卫星的频率选择表面结构在TM极化模式下的滤波性能仿真图；图8是本专利技术实施例提供的一种应用于Ku波段广播卫星的频率选择表面结构在TE极化模式下的角度稳定性能仿真图；图9是本专利技术实施例提供的一种应用于Ku波段广播卫星的频率选择表面结构在TM极化模式下的角度稳定性能仿真图。附图标记如下：1-第一金属层；11-第一星型缝隙；111-第一多边形缝隙部；112-第一三角形缝隙部；12-第一圆形金属贴片；13-多边形金属贴片；14-第一十字型缝隙；2-介质基板；3-第二金属层；31-第二星型缝隙；311-第二多边形缝隙部；312-第二三角形缝隙部；32-三角形金属贴片；33-第二圆形金属贴片；34-第二十字型缝隙。具体实施方式为了进一步阐述本专利技术为达成预定专利技术目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及具体实施方式，对依据本专利技术提出的应用于Ku波段的频率选择表面结构及其单元结构进行详细说明。有关本专利技术的前述及其他
技术实现思路
、特点及功效，在以下配合附图的具体实施方式详细说明中即可清楚地呈现。通过具体实施方式的说明，可对本专利技术为达成预定目的所采取的技术手段及功效进行更加深入且具体地了解，然而所附附图仅是提供参考与说明之用，并非用来对本专利技术的技术方案加以限制。应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。请参见图1至图4，图1是本专利技术实施例提供的一种应用于Ku波段的频率选择表面单元结构的主视透视图；图2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应用于Ku波段的频率选择表面单元结构，其特征在于，自上而下依次包括第一金属层(1)、介质基板(2)和第二金属层(3)，其中，所述第一金属层(1)上开设有第一星型缝隙(11)，所述第一星型缝隙(11)包括位于中心处的第一多边形缝隙部(111)和围绕所述第一多边形缝隙部(111)的多个第一三角形缝隙部(112)，每个所述第一三角形缝隙部(112)的中心处均设置有第一圆形金属贴片(12)，所述多边形缝隙部(111)的至少一部分由多边形金属贴片(13)覆盖，所述多边形金属贴片(13)的中心开设有第一十字型缝隙(14)；所述第二金属层(3)上开设有第二星型缝隙(31)，所述第二星型缝隙(31)包括位于中心处的第二多边形缝隙部(311)和围绕所述第二多边形缝隙部(311)的多个第二三角形缝隙部(312)，每个所述第二三角形缝隙部(312)的中心处均设置有三角形金属贴片(32)，所述第二多边形缝隙部(311)的一部分由第二圆形金属贴片(33)覆盖，所述第二圆形金属贴片(33)的中心开设有第二十字型缝隙(34)。

【技术特征摘要】
1.一种应用于Ku波段的频率选择表面单元结构，其特征在于，自上而下依次包括第一金属层(1)、介质基板(2)和第二金属层(3)，其中，所述第一金属层(1)上开设有第一星型缝隙(11)，所述第一星型缝隙(11)包括位于中心处的第一多边形缝隙部(111)和围绕所述第一多边形缝隙部(111)的多个第一三角形缝隙部(112)，每个所述第一三角形缝隙部(112)的中心处均设置有第一圆形金属贴片(12)，所述多边形缝隙部(111)的至少一部分由多边形金属贴片(13)覆盖，所述多边形金属贴片(13)的中心开设有第一十字型缝隙(14)；所述第二金属层(3)上开设有第二星型缝隙(31)，所述第二星型缝隙(31)包括位于中心处的第二多边形缝隙部(311)和围绕所述第二多边形缝隙部(311)的多个第二三角形缝隙部(312)，每个所述第二三角形缝隙部(312)的中心处均设置有三角形金属贴片(32)，所述第二多边形缝隙部(311)的一部分由第二圆形金属贴片(33)覆盖，所述第二圆形金属贴片(33)的中心开设有第二十字型缝隙(34)。2.根据权利要求1所述的一种应用于Ku波段的频率选择表面单元结构，其特征在于，所述第一金属层(1)和第二金属层(3)均为中心对称结构。3.根据权利要求1所述的一种应用于Ku波段的频率选择表面单元结构，其特征在于，所述第一星型缝隙(11)和所述第二星型缝隙(31)均为四角星型缝隙结构；所述第一星型缝隙(11)包括一个第一正方形缝隙部和四个第一三角形缝隙部(112)，且所述多边形金属贴片(13)为正方形金属贴片；所述第二星型缝隙(3...

【专利技术属性】
技术研发人员：相征，李毅，任鹏，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61