一种刻槽型非接触电磁屏蔽结构、设计方法及应用技术

本发明专利技术属于微波、毫米波、太赫兹技术领域，公开了一种刻槽型非接触电磁屏蔽结构、设计方法及应用，由两块表面具有周期性刻槽的导体板构成，刻槽面对面平行放置，两导体板之间的距离为零也可以具有一定的间隙。导体板可以是平面也可以是曲面，周期性刻槽的形式包括但不限于矩形、三角形，梯形。电磁禁带的宽度由刻槽的深度、周期、夹角以及两板之间间隙的厚度共同决定。本发明专利技术的一个重要特征是旋转两个导体板之间的夹角可以实现电磁禁带的调节。本发明专利技术还公开了该电磁屏蔽结构的设计方法及步骤；电磁屏蔽结构能够抑制特定频带内电磁波的传输，适用于微波、毫米波、太赫兹频段电路与系统中的新型传输线、非接触部件、低无源互调器件领域。

【技术实现步骤摘要】
一种刻槽型非接触电磁屏蔽结构、设计方法及应用
本专利技术属于微波、毫米波、太赫兹
，尤其涉及一种刻槽型非接触电磁屏蔽结构、设计方法及应用。
技术介绍
目前，非接触电磁屏蔽结构与接触式电磁屏蔽结构相比具有诸多优点：首先，非接触电磁屏蔽结构的屏蔽性能只与结构的物理尺寸相关与导体板之间的连接压力无关，具有较高的可靠性和稳定性；其次，非接触电磁屏蔽结构的屏蔽性能与导电面的表面处理工艺关系不大，而接触式电磁屏蔽结构，尤其在微波、毫米波频段，通常需要镀金、镀银处理；最后，非接触电磁屏蔽结构在大功率条件下具有低无源互调的特性，这是传统接触式电磁屏蔽结构所不具备的。目前已有的非接触电磁屏蔽结构都是采用钉床结构作为二维人工磁导体表面来抑制电磁波的传输，这一类非接触电磁屏蔽结构的缺点主要包括以下两个方面：第一，在高频应用领域，由于钉床的宽度与工作波长的四分之一相当，频率越高，波长越短，钉床的尺寸也会变得-越细小，结构强度比较低，存在断裂的风险。第二，这一类非接触电磁屏蔽结构在加工成型之后，所有的结构参数都被固化，因此无法改变其电磁禁带范围。通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：(1)在高频应用领域，钉床的尺寸会变得非常的细小，结构强度比较低，存在断裂的风险。(2)现有非接触电磁屏蔽结构在加工成型之后，无法改变其电磁禁带范围。解决以上问题及缺陷的难度为：受制于电磁屏蔽理论，钉床的宽度与波长的四分之一相当是无法改变的，因此，必须寻找新的电磁屏蔽结构来代替钉床，既要具有较好的电磁禁带性能又要具有较好的结构强度且结构简单易于加工。这需要对电磁屏蔽理论进行深入的理论研究，并获得新的解决方案。解决以上问题及缺陷的意义为：本专利技术打破了基于钉床的电磁屏蔽结构设计思路，提出了采用刻槽的方式实现新的电磁屏蔽结构的新的技术路线。由于刻槽结构具有明显的连续性，结构强度与钉床相比显著提高。另一方面，由于本专利技术所提的刻槽型电磁屏蔽结构的电磁禁带宽度与两个导体面上刻槽之间的夹角大小相关，当刻槽加工成型后通过旋转刻槽之间的夹角可以改变电磁带隙的宽度，这是钉床型电磁屏蔽结构所不具备的。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种刻槽型非接触电磁屏蔽结构、设计方法及应用。本专利技术是这样实现的，一种刻槽型非接触电磁屏蔽结构，所述刻槽型非接触电磁屏蔽结构设置有：第一导体板、第二导体板；第一导体板和第二导体板上第一刻槽和第二刻槽，第一导体板和第二导体板为独立结构；所述第一导体板和第二导体板是平行的且第一刻槽和第二刻槽面对面。进一步，所述第一导体板和第二导体板的材料为金属或经过化学、物理等方法处理后表面具有导电特性的材料。进一步，所述第一导体板和第二导体板的形式为平面或者曲面，曲面包括完整的或者部分残缺的同轴圆柱面、同心球面。进一步，所述第一导体板和第二导体板的大小为无限大或者具有任意轮廓的有限大的导体板。进一步，所述第一导体板上的第一刻槽，第二导体板上的第二刻槽的形状包括矩形槽、梯形槽、三角形槽。进一步，所述第一导体板上的第一刻槽，第二导体板上的第二刻槽的路径是直线或者曲线；所述第一导体板上的第一刻槽和第二导体板上的第二刻槽之间的夹角是0度到90度之间的任意角度。本专利技术的另一目的在于提供一种所述的刻槽型非接触电磁屏蔽结构的设计方法，所述刻槽型非接触电磁屏蔽结构的设计方法包括：第一导体板上的第一刻槽顶部的宽度为wt1，底部宽度为wb1，深度为d1，刻槽周期为p1，第二导体板上的第二刻槽顶部的宽度为wt2，底部宽度为wb2，深度为d2，刻槽周期为p2，第一导体板与第二导体板之间的间隙为ha，第一刻槽和第二刻槽之间的夹角为β。具体为：(1)根据实际需求选定第一导体板和第二导体板的大小以及形式，第一导体板和第二导体板的形式包括完整的或者部分残缺的平面、同轴圆柱面、同心球面；(2)确定主要尺寸参数初值：电磁禁带的中心频率为f0，wt1、wb1、d1、wt2、wb2、d2等参数的初始值设定为c(4f0)，p1、p2的初始值设定为c/(2f0)，其中c为光速，ha的初始值设定为c/(100f0)；(3)β的默认初始值为90度，β设定为需要的角度；(4)利用全波电磁场仿真软件计算电磁屏蔽结构的电磁禁带范围：首先，建立周期性电磁屏蔽结构的全尺寸电磁仿真模型或者最小基本单元的电磁仿真模型模型，然后设置模型的边界条件，完成仿真获得电磁禁带范围；(5)对比仿真电磁禁带范围和目标电磁禁带范围进行尺寸参数调整。如果电磁禁带的中心频率与目标电磁禁带中心频率相比偏低，则可以减小wt1、wb1、d1、wt2、wb2、d2等参数中的一个或者多个，反之则增大；如果电磁禁带的百分比带宽比目标电磁禁带的百分比带宽小，则减小ha，反之维持ha不变或者适当增大；(6)如果步骤(4)采用的是最小基本单元法获得的电磁禁带，则根据应用需要，排布出完整的电磁屏蔽结构。本专利技术的另一目的在于提供一种微波、毫米波、太赫兹频段电路与系统的新型传输线，所述微波、毫米波、太赫兹频段电路与系统的新型传输线安装所述的刻槽型非接触电磁屏蔽结构。本专利技术的另一目的在于提供一种微波、毫米波、太赫兹频段电路与系统中的非接触部件，所述微波、毫米波、太赫兹频段电路与系统中的非接触部件安装有所述的刻槽型非接触电磁屏蔽结构。本专利技术的另一目的在于提供一种微波、毫米波、太赫兹频段电路与系统中的低无源互调器件，所述微波、毫米波、太赫兹频段电路与系统中的低无源互调器件安装有所述的刻槽型非接触电磁屏蔽结构。结合上述的所有技术方案，本专利技术所具备的优点及积极效果为：本专利技术的电磁屏蔽结构由两块表面具有周期性刻槽的导体板构成，刻槽面对面平行放置，两导体板之间的距离为零也可以具有一定的间隙。导体板可以是平面也可以是曲面，周期性刻槽的形式包括但不限于矩形、三角形，梯形。电磁禁带的宽度由刻槽的深度、周期、夹角以及两板之间间隙的厚度共同决定。本专利技术的一个重要特征是旋转两个导体板之间的夹角可以实现电磁禁带的调节。本专利技术还公开了该电磁屏蔽结构的设计方法及步骤。经过设计的电磁屏蔽结构能够抑制特定频带内电磁波的传输，适用于微波、毫米波、太赫兹频段电路与系统中的新型传输线、非接触部件、低无源互调器件等领域。本专利技术电磁屏蔽结构通过在两块导体板上刻槽实现宽度非接触电磁屏蔽效果，而传统的电磁屏蔽结构则采用钉床作为电磁屏蔽结构的核心结构。钉床在高频应用中由于结构细小存在加工难度大且结构强度低容易断裂，本专利技术具有更高的结构强度，适合于高频应用。本专利技术电磁屏蔽结构通过改变两块导体板上的刻槽之间的夹角可以实现电磁禁带的调节，而传统的基于钉床结构的非接触电磁屏蔽结构不具备这一特性，在实际应用中，通过旋转两块导体板可以实现电磁禁带的改变。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种刻槽型非接触电磁屏蔽结构，其特征在于，所述刻槽型非接触电磁屏蔽结构设置有：/n第一导体板、第二导体板；/n第一导体板和第二导体板上第一刻槽和第二刻槽，第一导体板和第二导体板为独立结构；/n所述第一导体板和第二导体板是平行的且第一刻槽和第二刻槽面对面。/n

【技术特征摘要】
1.一种刻槽型非接触电磁屏蔽结构，其特征在于，所述刻槽型非接触电磁屏蔽结构设置有：
第一导体板、第二导体板；
第一导体板和第二导体板上第一刻槽和第二刻槽，第一导体板和第二导体板为独立结构；
所述第一导体板和第二导体板是平行的且第一刻槽和第二刻槽面对面。


2.如权利要求1所述的刻槽型非接触电磁屏蔽结构，其特征在于，所述第一导体板和第二导体板的材料为金属或经过化学、物理等方法处理后表面具有导电特性的材料。


3.如权利要求1所述的刻槽型非接触电磁屏蔽结构，其特征在于，所述第一导体板和第二导体板的形式为平面或者曲面，曲面包括完整的或者部分残缺的同轴圆柱面、同心球面。


4.如权利要求1所述的刻槽型非接触电磁屏蔽结构，其特征在于，所述第一导体板和第二导体板的大小为无限大或者具有任意轮廓的有限大的导体板。


5.如权利要求1所述的刻槽型非接触电磁屏蔽结构，其特征在于，所述第一导体板上的第一刻槽，第二导体板上的第二刻槽的形状包括矩形槽、梯形槽、三角形槽。


6.如权利要求1所述的刻槽型非接触电磁屏蔽结构，其特征在于，所述第一导体板上的第一刻槽，第二导体板上的第二刻槽的路径是直线或者曲线；
所述第一导体板上的第一刻槽和第二导体板上的第二刻槽之间的夹角是0度到90度之间的任意角度。


7.一种如权利要求1所述的刻槽型非接触电磁屏蔽结构的设计方法，其特征在于，所述刻槽型非接触电磁屏蔽结构的设计方法包括：第一导体板上的第一刻槽顶部的宽度为wt1，底部宽度为wb1，深度为d1，刻槽周期为p1，第二导体板上的第二刻槽顶部的宽度为wt2，底部宽度为wb2，深度为d2，刻槽周期为p2，第一导体板与第二导体板之间的间隙为ha，第一刻槽和第二刻槽之间的夹角为β，具体为：
(1)根据实际需求选定第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙冬全，陈翔，郭立新，魏兵，
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