一种双频毫米波频率选择表面制造技术

本发明专利技术涉及一种双频毫米波频率选择表面，该频率选择表面的工作频带为50-58GHz和85-93GHz，对应中心频率分别为54GHz和89GHz；该频率选择表面包括有多行，各个行中的周期单元以90°排布方式排布；周期单元为平板状的长方体，其长度在3550-3650um之间，宽度在1650-1750um之间，厚度在450-550um之间；采用金属材料制成；周期单元的中心位置设置有偶极子，所述偶极子为非规则的缝隙结构，该缝隙结构包括第一区域、第二区域、第三区域、第四区域、第五区域以及第六区域；第三区域与第三区域在第一区域内的延长部分形成第七区域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无线通信领域，特别涉及一种双频毫米波频率选择表面。
技术介绍
频率选择表面(Frequency Selective Surfaces, FSS)是一种具有频率选择特性的二维周期结构。作为一种新型的空间滤波器，FSS的每个周期单元相当于一个无源谐振器，所有这些无源谐振器按一定方式周期性地排在一起就构成了能够对电磁波进行滤波的滤波器。由于FSS在毫米波段及亚毫米波段具有比传统滤波器更多的优点，因而在军事和民用领域有十分广泛的应用，FSS已经成为近些年的一个研究热点。随着微波遥感技术的进步，毫米波亚毫米波星载探测系统已成为一个主流趋势，其工作频率正向太赫兹方向发展，通过使用频率选择表面，可以实现多频段复用，因而频率选择表面成为准光学分频网络中的核心部件之一。 用于准光学分频网络中的频率选择表面应当满足以下技术要求I、入射角固定根据分频网络结构的要求，入射波的入射角限制为45°，这就要求在设计时考虑这一因素，以实现最佳选频特性。2、低损耗频率选择表面的损耗来源较多，有热损耗、插入损耗、栅瓣损耗等，因此在设计中要综合考虑周期图案单元的尺寸、形状及介质层的特性，以达到设计指标要求的带宽、工作频率、透射系数和反射系数。3、极化稳定性频率选择表面在不同极化波的激励下，应具有稳定的工作特性。现有技术中的频率选择表面多数只有一个工作频率段，影响了其应用范围。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中的频率选择表面仅有一个工作频率段的缺陷，从而提供一种能够工作在两个频率段的频率选择表面。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种双频毫米波频率选择表面，该频率选择表面的工作频带为50-58GHZ和85-93GHZ，对应中心频率分别为54GHz和89GHz ;该频率选择表面包括有多行，各个行中的周期单元以90°排布方式排布；所述周期单元为平板状的长方体，其长度在3550-3650um之间，宽度在1650-1750um之间，厚度在450_550um之间；所述周期单元采用金属材料制成；所述周期单元的中心位置设置有偶极子，所述偶极子为非规则的缝隙结构，该缝隙结构包括第一区域、第二区域、第三区域、第四区域、第五区域以及第六区域；其中，所述第一区域位于所述周期单元的中心位置；所述第二区域与所述第一区域的左上方相连；所述第三区域与所述第四区域相邻，且位于所述第四区域的上方；所述第三区域、所述第四区域与所述第一区域的左下方相连；所述第五区域与所述第六区域相邻，且位于所述第六区域的下方；所述第五区域、所述第六区域与所述第一区域的右上方相连；所述第三区域与所述第三区域在所述第一区域内的延长部分形成第七区域；所述第一区域的中心频率为54GHz，其长度为其中心频率对应波长的52%-55%，宽度为其中心频率对应波长的8%-10% ;所述第七区域的中心频率为89GHz，其长度为其中心频率对应波长的22%-26%，宽度为其中心频率对应波长的8%-11%。上述技术方案中，所述第一区域、第二区域、第三区域、第四区域、第五区域以及第六区域为矩形或倒角矩形。上述技术方案中，所述第一区域的长为3000um，宽为500um。上述技术方案中，所述第二区域的长为400um，宽为150um，其上边缘距离第一区域的上边缘500um。上述技术方案中，所述第三区域的长为400um，宽为350um。·上述技术方案中，所述第四区域的长为370um，宽为190um，所述第四区域的下边缘距离第一区域的下边缘530um。上述技术方案中，所述第五区域的长为300um，宽为200um，其下边缘距离所述第一区域的下边缘1900um。上述技术方案中，所述第六区域的长为370um，宽为190um，其上边缘距离所述第一区域的上边缘740um。本专利技术的优点在于I、可实现双频带通频率滤波特性；2、单层金属结构相对简单，无需介质加载，便于加工；3、曲线特性陡峭，对带外频率的隔离度高，选择性好；4、结构参数通过精确优化，滤波特性好；5、材料物理特性稳定，在实际应用中特性漂移小；工作频带宽。附图说明图I是本专利技术的频率选择表面的周期单元的俯视图；图2是本专利技术的频率选择表面的排列方式示意图；图3是频率选择表面的传输系数曲线的示意图；图4是频率选择表面的损耗特性曲线的示意图。具体实施例方式现结合附图对本专利技术作进一步的描述。本专利技术的双频毫米波频率选择表面包括多个周期单元，每一周期单元具有相同的结构。下面首先对周期单元的结构加以描述。图I为本专利技术的频率选择表面的周期单元的俯视图，从图中可以看出，所述周期单元为平板状的长方体，其长度在3550-3650um之间，其宽度在1650_1750um之间，其厚度在450-550um之间。作为一种优选实现方式，在本实施例中，所述周期单元的长为3600um，宽为1700um，高为500um。该周期单元采用金属材料制成，在本实施例中，所述金属材料为铜。所述周期单元的中心位置设置有偶极子。所述偶极子为通孔，成非规则的缝隙结构，为了方便描述，将所述缝隙结构分成6个区域，分别为第一区域I、第二区域2、第三区域3、第四区域4、第五区域5以及第六区域6。下面对本实施例中所涉及的周期单元的6个区域的大小与结构进行描述。所述第一区域I为矩形，处于周期单元的中心位置，其长为3000um,宽为500um。所述第二区域2为矩形，其长为400um，宽为150um。该第二区域2与第一区域I相互连通。所述第二区域2的上边缘距离第一区域I的上边缘500um。所述第三区域3为矩形，其长为400um，宽为350um。所述第三区域3与第四区域4、第一区域I连通。 所述第四区域4为矩形，其长为370um，宽为190um。该第四区域4与第三区域3、第一区域I之间相互连通。第四区域4的下边缘距离第一区域I的下边缘530um。所述第五区域5为矩形，其长为300um，宽为200um。该第五区域5与第六区域6、第一区域I连通，其下边缘距离第一区域I的下边缘1900um。所述第六区域6为矩形,其长为370um,宽为190um。该第六区域6、第五区域5和第一区域I之间相互连通，其上边缘距离第一区域I的上边缘740um。上述数值参数可在一定范围存在误差，误差值原则上不超过初始值的5%为宜。在本实施例中，上述第一区域I、第二区域2、第三区域3、第四区域4、第五区域5以及第六区域6都为矩形，但在其他实施例中，上述区域也可以是倒角矩形。所述第三区域3与所述第三区域3在所述第一区域I中的延长部分形成第七区域7，该第七区域7与第一区域I对于谐振频率有着重要的影响。第一区域I的长度约为其对应中心频率(54GHz )对应波长的52%-55%，宽度约为对应中心频率(54GHz )对应波长的8%-10%左右。第七区域7的长度约为其对应中心频率(89GHz)对应波长的22%_26%，宽度约为对应中心频率(89GHz)对应波长的8%-11%左右。以上是对本专利技术的频率选择表面的周期单元的描述。下面对所述周期单元的排布方式加以说明。参考图2，本专利技术的频率选择表面包括有多行，每一行中的周期单元都以相同的方式放置，不同行中的周期单元也以相同的方式放置，使得所述周期单元以90°排布方式排布，整个频率选择表面整体上成方格状。本专利技术的频率选择表面具有良好本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双频毫米波频率选择表面，其特征在于，该频率选择表面的工作频带为50？58GHz和85？93GHz，对应中心频率分别为54GHz和89GHz；该频率选择表面包括有多行，各个行中的周期单元以90°排布方式排布；所述周期单元为平板状的长方体，其长度在3550？3650um之间，宽度在1650？1750um之间，厚度在450？550um之间；所述周期单元采用金属材料制成；所述周期单元的中心位置设置有偶极子，所述偶极子为非规则的缝隙结构，该缝隙结构包括第一区域（1）、第二区域（2）、第三区域（3）、第四区域（4）、第五区域（5）以及第六区域（6）；其中，所述第一区域（1）位于所述周期单元的中心位置；所述第二区域（2）与所述第一区域（1）的左上方相连；所述第三区域（3）与所述第四区域（4）相邻，且位于所述第四区域（4）的上方；所述第三区域（3）、所述第四区域（4）与所述第一区域（1）的左下方相连；所述第五区域（5）与所述第六区域（6）相邻，且位于所述第六区域（6）的下方；所述第五区域、所述第六区域与所述第一区域的右上方相连；所述第三区域与所述第三区域在所述第一区域内的延长部分形成第七区域；所述第一区域的中心频率为54GHz，其长度为其中心频率对应波长的52%？55%，宽度为其中心频率对应波长的8%？10%；所述第七区域的中心频率为89GHz，其长度为其中心频率对应波长的22%？26%，宽度为其中心频率对应波长的8%？11%。...

【技术特征摘要】
1.一种双频毫米波频率选择表面，其特征在于，该频率选择表面的工作频带为50-58GHZ和85-93GHZ，对应中心频率分别为54GHz和89GHz ;该频率选择表面包括有多行，各个行中的周期单元以90°排布方式排布； 所述周期单元为平板状的长方体，其长度在3550-3650um之间，宽度在1650-1750um之间，厚度在450-550um之间；所述周期单元采用金属材料制成； 所述周期单元的中心位置设置有偶极子，所述偶极子为非规则的缝隙结构，该缝隙结构包括第一区域(I)、第二区域(2)、第三区域(3)、第四区域(4)、第五区域(5)以及第六区域(6);其中， 所述第一区域(I)位于所述周期单元的中心位置； 所述第二区域(2)与所述第一区域(I)的左上方相连； 所述第三区域(3)与所述第四区域(4)相邻，且位于所述第四区域(4)的上方；所述第三区域(3)、所述第四区域(4)与所述第一区域(I)的左下方相连； 所述第五区域(5)与所述第六区域(6)相邻，且位于所述第六区域(6)的下方；所述第五区域、所述第六区域与所述第一区域的右上方相连； 所述第三区域与所述第三区域在所述第一区域内的延长部分形成第七区域；所述第一区域的中心频率为54GHz，其长度为其中心频率对应波长的52%-55%，宽度为其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏步刚，张德海，赵瑾，孟进，
申请(专利权)人：中国科学院空间科学与应用研究中心，
类型：发明
国别省市：