一种窄过渡带的低通吸收式频率选择结构制造技术

本发明专利技术提出一种窄过渡带的低通吸收式频率选择结构。目前已报道的低通吸收式频率选择结构过渡带宽，选择性不够优异。本发明专利技术为周期结构。结构单元由两部分组成，一部分为损耗层，另一部分为三维带阻结构。损耗层采用射频电阻和等效电感值较大的弯折的金属线，三维带阻结构采用在垂直方向上的介质基片上印刷金属条。整个结构具有高频吸波低频透波，且过渡带窄的特性。本发明专利技术与应用于军事领域的工作在VHF/UHF频段的大量超宽带天线和频谱监测等系统的天线罩的性能指标完美匹配，具有很强的适用性。性。性。

【技术实现步骤摘要】
一种窄过渡带的低通吸收式频率选择结构


[0001]本专利技术属于微波
，涉及一种窄过渡带且极化不敏感的低通吸收式频率选择结构。

技术介绍

[0002]在军事装备领域，频率选择表面/结构(Frequency Selective Surface/Structure，FSS)常用作天线罩来减小雷达散射截面(Radar Cross Section,RCS)，提升作战平台的隐身性能。传统的FSS是通过将雷达反射波偏离入射方向来实现单站RCS的缩减。然而它无法解决双站/多站RCS缩减的难题。为了解决这个问题，一种结合了FSS和微波吸波体的新型人工电磁结构——吸收式频率选择表面/结构(Absorptive Frequency Selective Surface/Structure,AFSS)应运而生。AFSS可以实现通带内透波，通带外吸波的功能。
[0003]目前大部分的AFSS都是带通型，其具有一个通带和位于通带一侧或两侧的吸波带。然而由于通带带宽的限制，带通AFSS无法满足VHF/UHF频段超宽带天线对于隐身天线罩的需求。在此背景下，低通AFSS被提出。其主要特征在于“低通高吸”，即高频吸波低频透波。一般定义f
p
为通带的截止频率(通常按|S
21
|≥
‑
1dB来衡量)，f
a1
和f
a2
为吸波带(|S
21
|≤
‑
10dB,|S
11
|≤
‑
10dB)的起始和截止频率。f
p
到f
a1
之间为过渡带。由于低通AFSS允许频率低于f
p
的电磁波透射，只要天线的工作频段低于f
p
，低通AFSS即可满足该天线的隐身天线罩的需求。
[0004]现有的低通AFSS过渡带太宽，使得透波到吸波的过渡非常缓慢，故急需研发一款过渡带的带宽尽可能窄(透波到吸波的转变尽可能快)，频率选择特性好的低通AFSS。作为天线罩使用时，天线的工作频带可以与天线罩的吸波频带靠得很近，因此适用性更好。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提供一种具备窄过渡带的极化不敏感的低通AFSS。该低通AFSS允许频率低于其通带的截止频率(f
p
)的电磁波通过，并且吸收频率位于其吸波带(f
a1
至f
a2
)内的电磁波，通带与吸波带之间的过渡带(f
p
至f
a1
)很窄，因此适用性更好。此外，该低通AFSS结构对称，因此具有极化不敏感特性(对任意极化入射电磁波均可响应)。
[0006]本专利技术窄过渡带的低通吸收式频率选择结构，为周期结构，每个单元包括损耗层和三维带阻结构；损耗层与三维带阻结构间留有空气间隙；
[0007]所述损耗层包括第一介质基片、以及分别设置在第一介质基片上下表面的第一吸波面、第二吸波面；所述第一吸波面与所述第二吸波面空间垂直设置；
[0008]所述第一吸波面包括依次串联的第一金属线、第一射频电阻、第二金属线；所述第二吸波面包括依次串联的第三金属线、第二射频电阻、第四金属线；所述第一射频电阻、所述第二射频电阻、第一介质基片的中心位于同一直线；
[0009]所述损耗层的等效电路为串联LC电路，其等效电感数值为6.1
‑
14.05nH，对应的等效电容数值为0.064
‑
0.135pF。等效电感数值与吸波带中心频点有关。
[0010]所述三维带阻结构；其包括第二至五介质基片、四根金属条；位于损耗层的下方，且与损耗层垂直设置
[0011]所述第二介质基片、第三介质基片、第四介质基片、第五介质基片围合成两端开放的中空长方体结构；所述长方体结构的其中两相邻介质基片内侧分别设有两根金属条；每块介质基片的两根金属条位于介质基片靠近损耗层端和远离损耗层端；
[0012]位于同一块介质基片的两根金属条最远端距离为0.4λ0‑
0.6λ0；优选为0.5λ0，其中λ0表示吸波带中心频点对应波长。
[0013]作为优选，第一金属线、第二金属线、第三金属线、第四金属线的结构相同，其均包括折线部分和直线部分；折线部分的一端连接直线部分的一端，直线部分的另一端连接位于同一吸波面的射频电阻；
[0014]相对于水平放置的吸波面，斜45
°
放置的吸波面将周期单元内的有限面积充分利用，弯折的方式使得金属线长度更长，从而获得较大的等效电感数值。靠近射频电阻部分的金属线没有弯折是为了防止上下吸波面的金属线之间产生耦合。
[0015]作为优选，第一金属线、第二金属线、第三金属线、第四金属线的长度均为0.3λ0‑
0.5λ0，其中λ0表示吸波带中心频点对应波长。
[0016]作为优选，所述空气间隙的厚度为0.15λ0‑
0.35λ0，优选为0.25λ0，其中λ0表示吸波带中心频点对应波长。
[0017]作为优选，第一、第二射频电阻相同，具体阻值需要分析具体情况来确定。
[0018]作为优选，第一、第二、第三、第四金属线结构相同，具有旋转对称性。
[0019]作为优选，单根金属条的等效电感数值范围为8.1
‑
17.7nH，对应的等效电容数值为0.06
‑
0.11pF。等效电感数值与吸波带中心频点有关。
[0020]作为优选，单根金属条的长度为0.3λ0‑
0.5λ0，其中λ0表示吸波带中心频点对应波长。
[0021]作为优选，所述金属条为类C型结构，其开口朝向所在介质基板的中心；
[0022]作为优选，所述金属条采用弯折线结构；
[0023]作为优选，第一至五介质基片采用FR4介质基片；
[0024]作为优选，所述三维带阻结构内4根金属条长度和线宽相同。
[0025]作为优选，所述第二介质基片、第三介质基片、第四介质基片、第五介质基片长、宽、厚度相同。
[0026]作为优选，所述第一介质基片的尺寸与所述第二介质基片、第三介质基片、第四介质基片、第五介质基片围合成长方体结构的开放端尺寸相同。
[0027]工作原理：
[0028]本专利技术与传统的二维低通AFSS不同，采用了二维和三维结合的方式，巧妙地构造了一种窄过渡带的低通吸收式频率选择结构。基于等效电路模型的理论分析表明低通AFSS窄过渡带实现的要点有两个：1.损耗层等效LC谐振电路的电感数值需要尽可能大；2.三维带阻结构的频率选择特性尽可能高。在此原理的基础上，本专利技术通过构造弯折金属线在有限面积的周期单元内实现较大的等效电感，但同时又保证了吸波带的性能。此外，构造三维
带阻结构来实现其较高的频率选择特性。然后将二者进行恰当地组合，最终实现窄过渡带的低通AFSS。
[0029]由于三维带阻结构上的金属条本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种窄过渡带的低通吸收式频率选择结构，为周期结构，其特征在于每个单元包括损耗层和三维带阻结构；损耗层与三维带阻结构间留有空气间隙；所述损耗层包括第一介质基片、以及分别设置在第一介质基片上下表面的第一吸波面、第二吸波面；所述第一吸波面与所述第二吸波面空间垂直设置；所述第一吸波面包括依次串联的第一金属线、第一射频电阻、第二金属线；所述第二吸波面包括依次串联的第三金属线、第二射频电阻、第四金属线；所述第一射频电阻、所述第二射频电阻、第一介质基片的中心位于同一直线；所述损耗层的等效电路为串联LC电路，其等效电感数值为6.1
‑
14.05nH，对应的等效电容数值为0.064
‑
0.135pF；所述三维带阻结构位于损耗层的下方，且与损耗层垂直设置；其包括第二至五介质基片、四根金属条；所述第二介质基片、第三介质基片、第四介质基片、第五介质基片围合成两端开放的中空长方体结构；所述长方体结构的其中两相邻介质基片内侧分别设有两根金属条；每块介质基片的两根金属条位于介质基片靠近损耗层端和远离损耗层端；位于同一块介质基片的两根金属条最远端距离为0.4λ0‑
0.6λ0，其中λ0表示吸波带中心频点对应波长。2.根据权利要求1所述的一种窄过渡带的低通吸收式频率选择结构，其特征在于位于同一块介质基片的两根金属条最远端距离为0.5λ0，其中λ0表示吸波带中心频点对应波长。3.根据权利要求1所述的一种窄过渡带的低通吸收式频率选择结构，其特征在于第一金属线、第二金属线、第三...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞钰峰，张聪会，刘琦，罗国清，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：