一种小型化低剖面超宽通带频率选择表面及其设计方法技术

本发明专利技术公开了一种小型化低剖面超宽通带频率选择表面及其设计方法，其包含：第一金属贴片层、中间层及第二金属贴片层，三者依序压合在一起，该第一金属贴片层的单元为长宽相同的矩形，矩形的四角上分别设置开口向外的四分之一方环，单元中心为一个完整的矩形环，在平面周期延拓后，呈现交错排列的方环阵列；该第二金属贴片层，其单元为大小与上述第一金属贴片层相同的矩形，中心为十字型金属线，在单元的各边中点位置均有矩形金属贴片与十字型金属线相连接。频选结构具有超宽通带特性的同时，极大地减小了频选的整体厚度。本发明专利技术提出的频选结构剖面极低，可以自由地和绝大部分厚度的蒙皮、外壳、保护罩等结构进行结合，从而发挥其独特的电性能。

Miniaturized low profile ultra wide passband frequency selective surface and design method thereof

The invention discloses a miniature low profile ultra wide band frequency selective surface and its design method, which comprises: a first metal layer, the middle layer patch and two layer metal patch, three of which are orderly pressed together, the first metal layer patch unit for the length and width of the same rectangle, the four corners of the rectangle an outward opening are respectively arranged on the 1/4 ring unit Center for a complete rectangular ring in plane cycle extension, showed a staggered square ring array; the second metal patch layer, the unit for the same size with the first rectangular metal patch layer, central cross type metal wire is connected at the midpoint of each side position has a rectangular metal patch and cross wire unit. The frequency selective structure has the characteristics of ultra wide passband and greatly reduces the overall thickness of frequency selection. The frequency selective structure of the invention has low cross section and can freely combine with the structure of most thickness skin, outer shell and protective cover, so as to exert unique electric property.

【技术实现步骤摘要】
一种小型化低剖面超宽通带频率选择表面及其设计方法
本专利技术属于电磁场与微波
，具体指代一种小型化低剖面超宽通带频率选择表面及其设计方法。
技术介绍
现代战争进入到了信息化时代，雷达探测到的目标信息决定了目标的命运。飞行器上的雷达天线系统是重要的散射源，在某些频率和视角范围内具有很高的雷达散射截面(RCS)，减小天线系统的RCS是飞行器实现隐身的重要课题。传统飞行器介质天线罩在全频段“透明”，无隐身效果，因此透波/隐身多功能一体化天线罩的设计显得极为重要，例如如何减小飞行器头部的雷达天线的后向散射已经成为影响飞行器隐身性能的关键因素之一。普通的介质天线罩不能减小RCS，吸波材料的应用虽然能够减小后向散射，但同时会影响到飞行器的正常通信。而在介质天线罩中应用上频选结构，即频率选择表面技术(FrequencySelectiveSurface，FSS)则可以克服以上缺陷，由于FSS具有空间滤波特性，能够有效地控制电磁波的反射和透射性能。频选结构是由大量周期性排列、具有特定形状的金属贴片单元或金属平面间缝隙所组成的二维结构，当入射电磁波频率在单元的谐振频率上时，FSS呈现出全反射(贴片本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种小型化低剖面超宽通带频率选择表面，其由三层构成，其特征在于，分别为：第一金属贴片层、中间层及第二金属贴片层，三者依序压合在一起，该第一金属贴片层的单元为长宽相同的矩形，矩形的四角上分别设置开口向外的四分之一方环，单元中心为一个完整的矩形环，在平面周期延拓后，呈现交错排列的方环阵列；该第二金属贴片层，其单元为大小与上述第一金属贴片层相同的矩形，中心为十字型金属线，在单元的各边中点位置均有矩形金属贴片与十字型金属线相连接，在平面周期延拓后，呈现十字型金属线和矩形金属贴片交替出现的类网格状阵列。

【技术特征摘要】
1.一种小型化低剖面超宽通带频率选择表面，其由三层构成，其特征在于，分别为：第一金属贴片层、中间层及第二金属贴片层，三者依序压合在一起，该第一金属贴片层的单元为长宽相同的矩形，矩形的四角上分别设置开口向外的四分之一方环，单元中心为一个完整的矩形环，在平面周期延拓后，呈现交错排列的方环阵列；该第二金属贴片层，其单元为大小与上述第一金属贴片层相同的矩形，中心为十字型金属线，在单元的各边中点位置均有矩形金属贴片与十字型金属线相连接，在平面周期延拓后，呈现十字型金属线和矩形金属贴片交替出现的类网格状阵列。2.根据权利要求1所述的小型化低剖面超宽通带频率选择表面，其特征在于，所述的中间层采用高频微波电路板。3.一种小型化低剖面超宽通带频率选择表面的设计方法，其特征在于，包括如下：1)根据所需频率选择表面的带宽和剖面要求，选择合适的微波滤波器，并给出等效电路；2)遵循阻抗匹配原理，将微波滤波器的等效电路做近似变换至匹配频选设计的形式，并得出频选的基本结构；3)通过分布参数电元件和集总参数电元件的转化公式以及平行电路谐振频率公式，推导出上述设计频选的基本结构中的参数范围；4)利用频选中的金属贴片、介质层结构实现上述步骤2)的等效电路中电容、电感和传输线的电性能，明确具体频选结构；5)选择加工材料，采用覆铜箔层压板技术生产所设计的频率选择表面成品。4.根据权利要求3所述的小型化低剖面超宽通带频率选择表面的设计方法，其特征在于，上述步骤1)中的微波滤波器的工作带宽与相应频选结构应同属一个数量级，该微波滤波器的频率响应曲线阶数决定频率选择表面的结构厚度即剖面，微波滤波器的阶数越高，频率选择表面的剖面越高。5.根据权利要求4所述的小型化低剖面超宽通带频率选择表面的设计方法，其特征在于，上述步骤1)中微波滤波器的等效电路为一阶并联电容电感组合谐振电路，电阻Z1和电阻Z2分别为等效电路中二端口网络的输入和输出阻抗；电感L1和电容C1、电感L3和电容C3两组电感-电容串联谐振回路中，电感L1、L3的值高、电容C1、C3的值低；电容C2和电感L2这一组电容-电感并联谐振回路中，电容C2的值高、电感L2的值低。6.根据权利要求3所述的小型化低剖面超宽通带频率选择表面的设计方法，其特征在于，上述步骤2)中，首先，二端口网络的输入和输出阻抗用自由空间的自由阻抗Z0＝377Ω带入，其次，忽略数值低的电容C1、C3和电感L2，根据传输线理论，将原有的电感-电容-电感T型网络L1-C2-L3变换为电容-电感-电容的π型网络C’-L’-C’；将短传输线的等效电路看作一个并联的电容-电感串联上特定电阻形成的回路，将π...

【专利技术属性】
技术研发人员：华博宇，何小祥，杨阳，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32