超宽通带、宽入射角的高透波频率选择表面结构设计方法技术

本发明专利技术公开了超宽通带、宽入射角的高透波频率选择表面结构，包括泡沫材料层组、六边形贴片阵列层、六边形环阵列层、介质板层，泡沫材料层组由第一泡沫材料层与第二泡沫材料层组成，第一泡沫材料层与第二泡沫材料层之间依次交替设置有多层六边形贴片阵列层与六边形环阵列层，每层六边形贴片阵列层与每层六边形环阵列层之间均设有介质板层，本发明专利技术还公开了该频率选择表面结构设计方法的制作步骤，能够实现在超宽带范围内对于空间电磁波不同极化、宽入射角范围的高透波效果，达到宽阻带和通带到阻带之间的陡截止效果，在宽入射角域0～60度内实现通带相对带宽超过65%的高透波性能，广泛应用于雷达、卫星通信和飞行器等平台的天线罩中。

Structural Design Method of High Transmittance Frequency Selective Surface with Ultra Wide Passband and Wide Incident Angle

The invention discloses a high transmissivity frequency selective surface structure with ultra wide passband and wide incidence angle, comprising a foam material layer group, a hexagonal patch array layer, a hexagonal ring array layer and a dielectric plate layer, wherein the foam material layer group is composed of a first foam material layer and a second foam material layer, and a multilayer hexagon patch array is alternately arranged between the first foam material layer and the second foam material layer alternately. A dielectric plate layer is arranged between the row layer and the hexagonal ring array layer, and between each hexagonal patch array layer and each hexagonal ring array layer. The present invention also discloses the fabrication procedure of the frequency selective surface structure design method, which can achieve the high transmission effect of different polarizations and wide incidence angles of space electromagnetic waves in the ultra-wideband range, and achieve the wide stopband and the band-to-stopband range. The steep cut-off effect achieves a high transmission performance with a passband relative bandwidth of more than 65% within a wide incidence angle range of 0-60 degrees. It is widely used in radomes of radar, satellite communication and aircraft platforms.

【技术实现步骤摘要】
超宽通带、宽入射角的高透波频率选择表面结构设计方法
本专利技术涉及空间滤波
，具体涉及超宽通带、宽入射角的高透波频率选择表面结构设计方法。
技术介绍
频率选择表面（FrequencySelectiveSurfaces，简称FSS），是由谐振单元周期性排列构成的二维周期结构。这种结构对电磁波的透射或者反射有着很好的频率选择性，对于在其谐振频率附近的电磁波有着全反射（带阻型FSS）或者全透射（带通型FSS）的特性，因而已经被广泛的应用于空间滤波器、雷达天线罩、天线反射器和吸波材料等领域。现代通信、雷达、飞行器或电子对抗系统中，对于频率选择表面天线罩的性能有着更严格的要求，通常要求频率选择表面天线罩在较宽的通带范围内有低插入损耗、宽扫描角域和角度稳定性等特性，而对于通带以外的电磁波进行尽可能的反射，减小干扰频率的影响。目前已有的研究主要集中在宽扫描角域的窄频高透波率频率选择表面结构方面，难以同时实现超宽通带和宽入射角的要求。那么如何设计有良好的宽带传输特性兼具优良的超宽通带、宽入射角和高透波性能的频率选择表面结构是一个亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供超宽通带、宽入射角的高透波频率选择表面结构，能够实现超宽通带、宽入射角域和高透波的要求，能够在入射角域0～60度内实现通带相对带宽超过65%，插入损耗小于1dB，对扫描极化方向稳定的传输性能，同时在通带外具有宽阻带和从通带到阻带的陡截止特性，阻带频率范围内传输抑制大于20dB，用以解决现有技术导致的缺陷。本专利技术还提供了超宽通带、宽入射角的高透波频率选择表面结构的设计方法。为解决上述技术问题本专利技术提供以下的技术方案：超宽通带、宽入射角的高透波频率选择表面结构，其中，包括泡沫材料层组、六边形贴片阵列层、六边形环阵列层以及介质板层，所述泡沫材料层组由第一泡沫材料层与第二泡沫材料层组成，所述第一泡沫材料层与所述第二泡沫材料层之间依次交替设置有多层所述六边形贴片阵列层与所述六边形环阵列层，每层所述六边形贴片阵列层与每层所述六边形环阵列层之间均设有所述介质板层。上述的超宽通带、宽入射角的高透波频率选择表面结构，其中，所述第一泡沫材料层与所述第二泡沫材料层之间共设有三层所述六边形贴片阵列层、两层所述六边形环阵列层以及四层所述介质板层。上述的超宽通带、宽入射角的高透波频率选择表面结构，其中，所述六边形贴片阵列层由复数个六边形贴片单元组成，所述六边形环阵列层由复数个六边形环单元组成。上述的超宽通带、宽入射角的高透波频率选择表面结构，其中，所述六边形贴片单元按照三角栅格周期排列构成所述六边形贴片阵列层，所述六边形环单元按照三角栅格周期排列构成所述六边形环阵列层。上述的超宽通带、宽入射角的高透波频率选择表面结构的制作包括以下步骤：步骤1：根据频率选择表面结构的工作频率，确定所述工作频率范围内的中心频率；步骤2：根据所述中心频率制作第一泡沫材料层、第二泡沫材料层、六边形贴片阵列层、六边形环阵列层以及介质板层；步骤3：将所述第一泡沫材料层、所述第二泡沫材料层、所述六边形贴片阵列层、所述六边形环阵列层以及所述介质板层制作成所述频率选择表面结构。上述的超宽通带、宽入射角的高透波频率选择表面结构，其中，组成所述六边形贴片阵列层的所述六边形贴片单元的排列周期长度设置于所述中心频率对应波长的1/8到1/3之间，包含1/8和1/3，所述六边形贴片单元的边长长度设置于所述中心频率对应波长的1/30到1/10之间，包含1/30和1/10；组成所述六边形环阵列层的所述六边形环单元的排列周期长度设置于所述中心频率对应波长的1/8到1/3之间，包含1/8和1/3，所述六边形环单元的线宽宽度小于所述中心频率对应波长的1/100。上述的超宽通带、宽入射角的高透波频率选择表面结构，其中，所述第一泡沫材料层与所述第二泡沫材料层的厚度均设置于所述中心频率对应波长的1/10到1/5之间，包含1/10和1/5；所述介质板层的厚度设置于所述中心频率对应波长的1/40到1/15之间，包含1/40和1/15。上述的超宽通带、宽入射角的高透波频率选择表面结构，其中，所述第一泡沫材料层与所述第二泡沫材料层的介电常数在1.01到2之间，包含1.01和2；所述介质板层的介电常数在2.5到5之间，包含2.5和5。上述的超宽通带、宽入射角的高透波频率选择表面结构，其中，所述六边形贴片阵列层为金属材料制成，所述六边形环阵列层为金属材料制成。依据上述本专利技术超宽通带、宽入射角的高透波频率选择表面结构提供的技术方案效果是：实现了超宽通带、宽入射角域和高透波的要求，能够在入射角域0～60度内实现通带相对带宽超过65%，插入损耗小于1dB，对扫描极化方向稳定的传输性能，同时在通带外具有宽阻带和从通带到阻带的陡截止特性，阻带频率范围内传输抑制大于20dB。附图说明图1为本专利技术超宽通带、宽入射角的高透波频率选择表面结构的纵向剖面示意图；图2为本专利技术超宽通带、宽入射角的高透波频率选择表面结构中六边形贴片阵列层与介质板层的部分结构示意图；图3为本专利技术超宽通带、宽入射角的高透波频率选择表面结构中六边形环阵列层与介质板层的部分结构示意图；图4为本专利技术超宽通带、宽入射角的高透波频率选择表面结构实施例中入射电磁波在0~60度角域内的TE极化波传输系数图；图5为本专利技术超宽通带、宽入射角的高透波频率选择表面结构实施例中入射电磁波在0~60度角域内的TM极化波传输系数图。其中，附图标记如下：六边形贴片阵列层101、六边形环阵列层102、介质板层103、第一泡沫材料层104、第二泡沫材料层105、六边形贴片单元201、六边形环单元301。具体实施方式为了使专利技术实现的技术手段、创造特征、达成目的和功效易于明白了解，下结合具体图示，进一步阐述本专利技术。本专利技术的一较佳实施例是提供超宽通带、宽入射角的高透波频率选择表面结构，目的是实现了超宽通带、宽入射角域和高透波的要求，能够在入射角域0～60度内实现通带相对带宽超过65%，插入损耗小于1dB，对扫描极化方向稳定的传输性能，同时在通带外具有宽阻带和从通带到阻带的陡截止特性，阻带频率范围内传输抑制大于20dB。如图1所示，超宽通带、宽入射角的高透波频率选择表面结构，其中，包括泡沫材料层组、六边形贴片阵列层101、六边形环阵列层102以及介质板层103，泡沫材料层组由第一泡沫材料层104与第二泡沫材料层105组成，第一泡沫材料层104与第二泡沫材料层105之间依次交替设置有多层六边形贴片阵列层101与六边形环阵列层102，每层六边形贴片阵列层101与每层六边形环阵列层102之间均设有介质板层103。本实施例提供的超宽通带、宽入射角的高透波频率选择表面结构采用的第一泡沫材料层104与第二泡沫材料层105之间共设有三层六边形贴片阵列层101、两层六边形环阵列层102以及四层介质板层103。如图2-3所示，本实施例提供的超宽通带、宽入射角的高透波频率选择表面结构采用的六边形贴片阵列层101由复数个六边形贴片单元201组成，六边形环阵列层102由复数个六边形环单元301组成。本实施例提供的超宽通带、宽入射角的高透波频率选择表面结构采用的六边形贴片单元201按照三角栅格周期排列构成六边形贴片阵列层101，六边形本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.超宽通带、宽入射角的高透波频率选择表面结构，其特征在于，包括泡沫材料层组、六边形贴片阵列层、六边形环阵列层以及介质板层，所述泡沫材料层组由第一泡沫材料层与第二泡沫材料层组成，所述第一泡沫材料层与所述第二泡沫材料层之间依次交替设置有多层所述六边形贴片阵列层与所述六边形环阵列层，每层所述六边形贴片阵列层与每层所述六边形环阵列层之间均设有所述介质板层。

【技术特征摘要】
1.超宽通带、宽入射角的高透波频率选择表面结构，其特征在于，包括泡沫材料层组、六边形贴片阵列层、六边形环阵列层以及介质板层，所述泡沫材料层组由第一泡沫材料层与第二泡沫材料层组成，所述第一泡沫材料层与所述第二泡沫材料层之间依次交替设置有多层所述六边形贴片阵列层与所述六边形环阵列层，每层所述六边形贴片阵列层与每层所述六边形环阵列层之间均设有所述介质板层。2.如权利要求1所述的超宽通带、宽入射角的高透波频率选择表面结构，其特征在于，所述第一泡沫材料层与所述第二泡沫材料层之间共设有三层所述六边形贴片阵列层、两层所述六边形环阵列层以及四层所述介质板层。3.如权利要求2所述的超宽通带、宽入射角的高透波频率选择表面结构，其特征在于，所述六边形贴片阵列层由复数个六边形贴片单元组成，所述六边形环阵列层由复数个六边形环单元组成。4.如权利要求3所述的超宽通带、宽入射角的高透波频率选择表面结构，其特征在于，所述六边形贴片单元按照三角栅格周期排列构成所述六边形贴片阵列层，所述六边形环单元按照三角栅格周期排列构成所述六边形环阵列层。5.如权利要求1或3所述的超宽通带、宽入射角的高透波频率选择表面结构的制作包括以下步骤：步骤1：根据频率选择表面结构的工作频率，确定所述工作频率范围内的中心频率；步骤2：根据所述中心频率制作第一泡沫材料层、第二泡沫材料层、六边形贴片阵列层、六边形环阵列层以及介质板层；步骤3：将所述第一泡沫材料层、所述第二泡沫材料层、所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋寻涯，汪海锋，赵英燕，李德力，王文琴，韩文达，张德生，许秀科，戴炜锋，姚佳，
申请(专利权)人：上海东峻信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31