一种低成本可拉伸的角度不敏感柔性频率选择表面制造技术

本发明专利技术公开了一种低成本可拉伸的角度不敏感柔性频率选择表面，属于柔性电子器件技术领域。该频率选择表面为N

【技术实现步骤摘要】
一种低成本可拉伸的角度不敏感柔性频率选择表面


[0001]本专利技术属于柔性电子器件
，涉及一种低成本可拉伸的角度不敏感柔性频率选择表面。

技术介绍

[0002]频率选择表面(Frequency Selective Surfaces，简称FSS)是由大量相同结构单元以二维周期性排列得到的单层或多层平面结构，它对具有不同工作频率、极化状态和入射角的电磁波具有频率选择特性。按照周期单元的实现方式大致可分为贴片型和缝隙型。当谐振单元处于谐振状态时，对于贴片型FSS，该频率下的电磁波会发生全反射，呈现带阻特性；对于缝隙型FSS，该频率下的电磁波会发生全透射，呈现带通特性。频率选择表面具有的这种频率选择特性使其在开放空间内具有电磁波滤波器的性能，被广泛用于雷达天线罩、无线安全屏蔽、多频天线系统等领域。
[0003]随着频率选择表面技术的快速发展，一些越来越复杂的应用场景对其提出了新的要求。例如曲面结构的共形，包括可展曲面的共形与不可展开曲面的共形，这对频率选择表面也提出了柔性化的新要求。其中，针对可平面展开的曲面形状，现阶段的研究工作主要是通过材料选择以及结构设计，实现频率选择表面在共形环境下的应用，例如Muhammad Farhan Shafique等人(M.Nauman,R.Saleem,M.F.Shafique.A Miniaturized Flexible Frequency Selective Surface for X
‑
Band Applications[J].IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility,2016,58(2):419
‑
428)利用柔性Rogers 5880作为基底材料构建的柔性频选表面，应用在圆柱体表面，保持良好的带阻屏蔽特性。Yuan Lin等(S.Chen,T.Pan,Z.Yan,L.Dai,Y.Peng,M.Gao,Y.Lin.Flexible Serpentinelike Frequency Selective Surface for Conformal Applications With Stable Frequency Response[J].IEEE Antennas andWireless Propagation,2019,18(7):1477
‑
1481)利用平面超薄的聚酰亚胺作为基底材料制备的柔性带阻频选表面，由于基底较薄且韧性极好，使其可以很好地与可展曲面完美共形，并且保持良好的屏蔽特性。然而，此类研究仅限于一些可二维展开的可展曲面，难以满足一些不可展开曲面的柔性化需求。

技术实现思路

[0004]技术问题：为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种低成本可拉伸的角度不敏感柔性频率选择表面，以解决
技术介绍
中提到的技术问题：通过将完整的铜布设计为蛇形蜿蜒线图案，使得本征不可拉伸的铜布变成可拉伸的结构，结合弹性织物介质基底，使其可以附着在不可展开曲面上，满足不可展开曲面对柔性化的需求。
[0005]技术方案：为了解决上述技术问题，本专利技术的一种低成本可拉伸的角度不敏感柔性频率选择表面具体如下：
[0006]该频率选择表面为N
×
N个的结构单元组成的阵列，每个结构单元自上而下依次为图案化铜布层、弹性织物介质层；
[0007]所述的结构单元分为外环和内环两部分，其沿电磁波电场方向和磁场方向上的长度分别为P和L；
[0008]所述图案化铜布层的图案结构为蛇形蜿蜒线，该蛇形蜿蜒线为多个半圆环形连接组成的结构，外圆环半径为r，线宽为w。
[0009]所述的结构单元分为外环和内环两部分，其中外环和内环均由蛇形蜿蜒线组成；外环的每一条边为一条连续的蛇形蜿蜒线，内环为两条横向与两条纵向的蛇形蜿蜒线相交成井字形。
[0010]所述弹性织物介质层为方形，起到结构的支撑作用，具有良好的可拉伸特性。
[0011]所述频率选择表面的具体参数为P＝16mm,L＝8mm，r＝1.35mm，w＝0.7mm，介质层沿电磁波磁场方向的厚度h＝0.42mm。
[0012]结构单元的个数N≥25。
[0013]本专利技术的机理为：蛇形蜿蜒线图案从力学分析上具有很好的柔性，将完整的矩形铜布进行蛇形蜿蜒线图案化之后，不仅可通过稀疏化特征提高可弯曲性，还具有可拉伸性；同时，由于蛇形蜿蜒线图案自身的对称性及其较长的等效电长度，抑制了高频栅瓣的出现，使得电磁波从大角度入射时实现频率选择表面的角度不敏感。
[0014]有益效果：本专利技术提供的一种低成本可拉伸的角度不敏感柔性频率选择表面，相比现有技术，具有以下有益效果：
[0015]1.本专利技术设计的频率选择表面通过介质层材料的选择和铜布层图案结构的设计，使得频率选择表面具有可拉伸特征，拉伸率为22％，并且在拉伸过程中，频率选择表面的滤波功能在可接受范围内保持不变。
[0016]2.本专利技术设计的频率选择表面将铜布层设计为蛇形蜿蜒线结构，解决了电磁波大角度入射时频率选择表面的带通滤波功能不稳定的问题。
[0017]3.本专利技术结构简单，制备工艺方便，所用介质板材和铜布层成本低廉，易于规模化应用，在工程领域具有较大的应用潜力。
附图说明
[0018]图1是本专利技术频率选择表面结构单元的剖视图；
[0019]图2是本专利技术频率选择表面中频率选择表面铜布层的图案结构；
[0020]图3是本专利技术吸波表面仿真得到的传输系数S
21
的结果图；
[0021]图4是本专利技术吸波表面实验测试得到的传输系数S
11
和S
21
的结果图。
[0022]图中有：图案化铜布层1、弹性织物介质层2。
具体实施方式
[0023]下面结合附图对本专利技术的结构及性能做进一步说明。
[0024]本专利技术的一种低成本可拉伸的角度不敏感柔性频率选择表面，包括N
×
N个的结构单元，每个结构自上而下依次为铜布层和介质层；
[0025]所述的结构单元分为外环和内环两部分，其沿电磁波电场和磁场方向上的宽度分别为P和L；
[0026]所述铜布层的图案结构为蛇形蜿蜒线，蜿蜒线为半圆环形结构，外圆环半径为r，
线宽为w。
[0027]进一步地，所述的结构单元分为外环和内环两部分，外环和内环均由蛇形蜿蜒线组成。
[0028]进一步地，所述的介质层为弹性织物。
[0029]进一步地，频率选择表面的优选参数为P＝16mm,L＝8mm，r＝1.35mm，w＝0.7mm，介质层沿电磁波磁场方向的厚度h＝0.42mm。
[0030]进一步地，结构单元的个数N≥25。
[0031]如图1所示，一种低成本可拉伸的角度不敏感柔性频率选择表面，所选的频率选择表面为环型频率选择表面，包括N
×
N个的结构单元，每个结构自上而下依次为图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低成本可拉伸的角度不敏感柔性频率选择表面，其特征在于，该频率选择表面为N
×
N个的结构单元组成的阵列，每个结构单元自上而下依次为图案化铜布层(1)、弹性织物介质层(2)；所述的结构单元分为外环和内环两部分，其沿电磁波电场方向和磁场方向上的长度分别为P和L；所述图案化铜布层(1)的图案结构为蛇形蜿蜒线，该蛇形蜿蜒线为多个半圆环形连接组成的结构，外圆环半径为r，线宽为w。2.根据权利要求1所述的一种低成本可拉伸的角度不敏感柔性频率选择表面，其特征在于，所述的结构单元分为外环和内环两部分，其中外环和内环均由蛇形蜿蜒线组成；外环的每一条...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆卫兵，耿明扬，刘震国，陈昊，薄新志，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：