频率选择表面结构制造技术

本申请提供了一种频率选择表面结构包括第一金属层、介质基板和第二金属层，介质基板包括第一表面和第二表面，第一表面与第二表面相对设置，第一金属层设置在第一表面上，第二金属层设置在第二表面上，第一金属层上形成有十字孔径单元和设置在十字孔径单元周向侧的连接孔径和折线孔径，十字孔径单元与折线孔径通过连接孔径相连通，折线孔径呈周期性弯折延伸，第二金属层包括正方形贴片单元。该结构通过曲折设计有效增加了电尺寸，实现了结构的小型化，在电磁波大角度入射时保持良好的滤波特性，角度稳定性和极化稳定性优良，并且通过加载第二金属层的正方形贴片结构，提高了频率选择特性和带外抑制特性。择特性和带外抑制特性。择特性和带外抑制特性。

【技术实现步骤摘要】
频率选择表面结构


[0001]本申请属于电磁波与微波
，具体涉及一种频率选择表面结构。

技术介绍

[0002]频率选择表面(Frequency Selective Surface，简称FSS)是指由大量相同的金属贴片单元或金属屏上的孔径单元周期性排布构成的一维或二维周期阵列结构，对不同频率的电磁波呈现带阻或带通的滤波特性，频率选择表面的滤波特性使其被广泛应用于电磁隐身、雷达通信、电磁屏蔽、电磁兼容等多个领域。
[0003]频率选择表面的本质上是一种空间结构的滤波器，与普通滤波器不同的是，其频率响应不仅和本身结构参数有关，而且与入射电磁波的入射角度、极化方式和工作频率都有很大的关系。频率选择表面在理论上是无限大的周期阵列结构，主要依靠单元间的相互作用实现滤波特性，在有限空间内必须排列足够多的周期单元才能模拟无限大周期结构，从而实现理想的滤波特性。然而在实际应用中频率选择表面经常受到结构尺寸的限制，周期单元数量过少则无法保持无限大周期的特性。频率选择表面的谐振波长与其单元结构尺寸有整数倍关系，通过减小单元尺寸使相同面积内排布更多数量的单元，使频率选择表面单元尺寸打破工作波长的限制，从而使得频率选择表面在有限空间内仍然可以获得理想的滤波特性。因此，设计小型化的频率选择表面具有很大的实用意义。
[0004]频率选择表面的小型化技术是频率选择表面发展的一个重要方向，一般利用单元卷曲技术、交指技术、以及感性表面和容性表面的耦合技术等缩减频率选择表面的单元尺寸，使其突破单元尺寸与谐振波长一致的限制，实现小尺寸结构获得低频滤波的特性。单元卷曲技术和交指技术通过紧密填充单元来增加有效电长度，但大量的栅格或缝隙结构容易导致单元谐振模式互相作用，进而对滤波特性造成了严重的影响。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。
[0006]为此，本申请提供了一种频率选择表面结构，包括第一金属层、介质基板和第二金属层，所述介质基板包括第一表面和第二表面，所述第一表面与所述第二表面相对设置，所述第一金属层设置在所述第一表面上，所述第二金属层设置在所述第二表面上，所述第一金属层上形成有十字孔径单元和设置在所述十字孔径单元周向侧的连接孔径和折线孔径，所述十字孔径单元与所述折线孔径通过所述连接孔径相连通，所述折线孔径呈周期性弯折延伸，所述第二金属层包括正方形贴片单元。
[0007]可选的，所述十字孔径单元与对应的所述连接孔径和所述折线孔径形成十字孔径单元结构，所述十字孔径单元结构为中心对称结构，所述第一金属层包括多个相同且周期性排列的十字孔径单元结构；所述第二金属层包括多个相同且周期性排列的正方形贴片单元结构。
[0008]可选的，所述连接孔径包括依次连通的第一段、第二段和第三段，所述第一段与所
述第二段呈角度设置，所述第二段与所述第三段呈角度设置，所述第一段远离所述第二段的一端与所述十字孔径单元的一端相连通，所述第三段远离所述第二段的一端与所述折线孔径的一端相连通。
[0009]可选的，所述第一段与所述第二段垂直设置，以使所述第一段与所述第二段所形成的整体呈L形结构，所述第二段与所述第三段垂直设置，以使所述第二段与所述第三段所形成的整体呈L形结构，所述第一段与所述十字孔径单元垂直连通，所述第三段与所述折线孔径垂直连通。
[0010]可选的，所述折线孔径沿从所述第二段朝向与所述第一段相接的所述十字孔径单元的一段呈周期性弯折延伸，所述折线孔径包括依次垂直连通的第四段、第五段、第六段、第七段和第八段，所述第一段、所述第三段、所述第五段和所述第七段延伸方向相同，所述第二段、所述第四段、所述第六段和所述第八段延伸方向相同。
[0011]可选的，所述第三段、所述第五段、所述第七段的长度相同，所述第四段、所述第六段和所述第八段的长度相同，所述十字孔径单元中的各段、所述第一段、所述第二段、所述第三段、所述第四段、所述第五段、所述第六段、所述第七段和所述第八段的宽度相同。
[0012]可选的，所述第一金属层包括外框，所述外框呈正方环形结构，所述外框的边长为D，D＝6.3～6.5mm，所述外框单个边的宽度为g，g＝0.1～0.3mm；
[0013]所述第一段的长度为l，l＝2.7～2.9mm；
[0014]所述第二段的宽度为s，s＝0.3～0.5mm；
[0015]所述第三段与所述十字孔径单元之间的最短间隔距离以及所述第七段与所述十字孔径单元之间的最短间隔距离为w，w＝0.2～0.4mm。
[0016]可选的，所述介质基板呈正方体结构，所述第二金属层呈正方形结构，所述介质基板的中心点与所述第二金属层的中心点处于所述第二金属层的同一法线上。
[0017]可选的，所述第二金属层上相邻的所述正方形贴片单元之间的间距的一半为e，e＝0.1～0.3mm。
[0018]可选的，所述第一金属层与所述第二金属层之间的垂直距离为h，h＝0.2mm～2mm。
[0019]有益效果
[0020]本专利技术的实施例中所提供的一种频率选择表面结构，其中频率选择表面结构通过设置在介质基板上设置第一金属层和第二金属层，使第一金属层上形成有十字孔径单元和设置在十字孔径单元周向侧的连接孔径和折线孔径，并使十字孔径单元与折线孔径通过连接孔径相连通，且折线孔径呈周期性弯折延伸，如此设计有效增加了谐振长度，降低了谐振频率，实现了频率选择表面结构的小型化，在电磁波大角度入射条件下仍保持良好的滤波特性。通过在第二金属层上加载正方形贴片周期单元，进一步提高了频率选择特性，实现了良好的带外抑制特性，本实施例提出的频率选择表面结构简单，插入损耗小，具备良好的角度稳定性和极化稳定性，实现了高选择性的带通型滤波特性。
附图说明
[0021]图1为本专利技术的频率选择表面结构的立体结构示意图；
[0022]图2为本专利技术的第一金属层的结构示意图；
[0023]图3为本专利技术的第一金属层的尺寸参数示意图；
[0024]图4为本专利技术的第二金属层的结构示意图；
[0025]图5为本专利技术的频率选择表面结构在电磁波TE极化方式垂直入射时的传输特性；
[0026]图6为本专利技术的频率选择表面结构在电磁波TM极化方式垂直入射时的传输特性；
[0027]图7为本专利技术的频率选择表面结构在电磁波TE极化方式下不同入射角度入射的传输特性；
[0028]图8为本专利技术的频率选择表面结构在电磁波TM极化方式下不同入射角度入射的传输特性。
[0029]附图标记表示为：
[0030]1、第一金属层；11、外框；121、第一段；122、第二段；123、第三段；124、第四段；125、第五段；126、第六段；127、第七段；128、第八段；13、十字孔径单元；2、介质基板；3、第二金属层。
具体实施方式
[0031]在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种频率选择表面结构，其特征在于，包括第一金属层(1)、介质基板(2)和第二金属层(3)，所述介质基板(2)包括第一表面和第二表面，所述第一表面与所述第二表面相对设置，所述第一金属层(1)设置在所述第一表面上，所述第二金属层(3)设置在所述第二表面上，所述第一金属层(1)上形成有十字孔径单元(13)和设置在所述十字孔径单元(13)周向侧的连接孔径和折线孔径，所述十字孔径单元(13)与所述折线孔径通过所述连接孔径相连通，所述折线孔径呈周期性弯折延伸，所述第二金属层(3)包括正方形贴片单元。2.根据权利要求1所述的频率选择表面结构，其特征在于，所述十字孔径单元(13)与对应的所述连接孔径和所述折线孔径形成十字孔径单元结构，所述十字孔径单元结构为中心对称结构，所述第一金属层(1)包括多个相同且周期性排列的十字孔径单元结构；所述第二金属层(3)包括多个相同且周期性排列的正方形贴片单元结构。3.根据权利要求1所述的频率选择表面结构，其特征在于，所述连接孔径包括依次连通的第一段(121)、第二段(122)和第三段(123)，所述第一段(121)与所述第二段(122)呈角度设置，所述第二段(122)与所述第三段(123)呈角度设置，所述第一段(121)远离所述第二段(122)的一端与所述十字孔径单元(13)的一端相连通，所述第三段(123)远离所述第二段(122)的一端与所述折线孔径的一端相连通。4.根据权利要求3所述的频率选择表面结构，其特征在于，所述第一段(121)与所述第二段(122)垂直设置，以使所述第一段(121)与所述第二段(122)所形成的整体呈L形结构，所述第二段(122)与所述第三段(123)垂直设置，以使所述第二段(122)与所述第三段(123)所形成的整体呈L形结构，所述第一段(121)与所述十字孔径单元(13)垂直连通，所述第三段(123)与所述折线孔径垂直连通。5.根据权利要求4所述的频率选择表面结构，其特征在于，所述折线孔径沿从所述第二段(122)朝向与所述第一段(121)相接的所述十字孔径单元(13)的一段呈周期性弯折延伸，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：范晶晶，俞华，芦竹茂，姜敏，原辉，王帅，李劲松，常圣志，张娜，
申请(专利权)人：国网山西省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：