一种多模态可重构频率选择表面单元结构制造技术

本发明专利技术提供了一种多模态可重构频率选择表面单元结构

【技术实现步骤摘要】
一种多模态可重构频率选择表面单元结构、天线罩及通信系统


[0001]本专利技术涉及微波天线
，尤其涉及一种多模态可重构频率选择表面单元结构
、
天线罩及通信系统
。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术
。
[0003]随着雷达与电子对抗技术的发展，电磁环境变得日益复杂，在一定空间内分布密集
、
数量繁多
、
样式复杂
、
动态交替的多种电磁信号交迭而成的复杂电磁环境
。
如何实现复杂电磁环境下的通信探测与电磁隐身兼容问题，成为了雷达天线罩领域的重要研究课题
。
[0004]天线罩是一种可以透过电磁波的保护盾，其内包裹着毫米波天线，可以有效保护毫米波天线不受外部环境的影响，虽然传统天线罩能够最小限度地衰减由天线发射或者接收的电磁波信号，但是其无法适用于各阵元之间关系灵活可变的可重构天线，由此可重构频率选择天线罩应运而生
。
[0005]通常现有的可重构频率选择天线罩实现技术分为两种，一种是透波频率可调，在金属缝隙结构中放置变容二极管来调控频选的透波频率；另一种是透波
/
反射状态可切换，通常用
pin
管来调控透波带的通断
。
不论是透波频率可调还是透波
/
反射状态可切换，可实现的隐身效果都比较有限，无法覆盖战场上复杂环境的隐身
。
专利技术内容
[0006]本专利技术提供了一种多模态可重构频率选择表面单元结构
、
天线罩及通信系统，上层绝缘基板和下层绝缘基板中心的十字通过金属过孔与下层绝缘基板的的十字馈线相连，上层绝缘基板和下层绝缘基板的八边形内环通过金属过孔与下层绝缘基板的的交叉馈线相连，这样设计让图案的外环
、
内环和中心十字形成了三种不同的电势，通过控制这三极电势的大小就可以控制
PIN
二极管的通断和变容二极管的电容
。
本专利技术的两种馈电网络和三极偏压采用
PIN
二极管和变容二极管对频率选择表面的透波状态进行调控，使其能实现
X
波段窄带可调透波
、
宽带透波以及全频带反射三种模式的切换
。
[0007]实现本专利技术目的的技术方案如下：
[0008]一方面，本专利技术提供了一种多模态可重构频率选择表面单元结构，包括：上层绝缘基板
、
下层绝缘基板
、
构成频率选择图案的第一导体结构和第二导体结构
、
用于调控频率选择表面透波状态的
PIN
二极管和变容二极管；
[0009]所述第一导体结构位于上层绝缘基板的上表面和下层绝缘基板的下表面，所述第二导体结构位于下层绝缘基板的上表面；
[0010]所述第一导体结构包括：方型金属馈线
、
位于方型金属馈线内部的八边形金属馈线
、
位于八边形金属馈线内部的第一十字金属馈线；方型金属馈线和八边形金属馈线相平
行且相邻的两条边中部共焊接4个
PIN
二极管，4个
PIN
二极管焊接于方型金属馈线的内环边与八边形金属馈线的外环边之间；第一十字金属馈线的四条边中部各开缝隙分别焊接一个变容二极管；
[0011]所述第二导体结构包括：第二十字金属馈线
、
位于下层绝缘基板拐角处的4段交叉馈线；交叉馈线通过开设于上层绝缘基板和下层绝缘基板的第一金属过孔及第一金属柱连接八边形金属馈线，第一金属柱贯穿第一金属过孔，第二十字金属馈线通过开设于下层绝缘基板的第二金属过孔和第二金属柱连接第一十字金属馈线，第二金属柱贯穿第二金属过孔
。
[0012]基于一方面，在本专利技术的一个实施例中，上层绝缘基板和下层绝缘基板均采用厚度为
2mm
的
Rogers5880
介质板，介电常数为
2.2
，损耗角正切是
0.0009。
[0013]基于一方面，在本专利技术的一个实施例中，上层绝缘基板与下层绝缘基板采用层压工艺压合为一体
。
[0014]基于一方面，在本专利技术的一个实施例中，所述第一导体结构和所述第二导体结构均为铜箔
。
[0015]基于一方面，在本专利技术的一个实施例中，位于上层绝缘基板和下层绝缘基板中心的十字通过金属过孔与十字馈线相连，位于上层绝缘基板和下层绝缘基板的八边形内环通过金属过孔与交叉馈线相连，使得所述第一导体结构和所述第二导体结构的外环
、
内环和中心十字形成了三种不同的电势
。
[0016]基于一方面，在本专利技术的一个实施例中，
PIN
二极管处于正偏状态，变容二极管处于反偏状态，天线罩为
X
波段窄带可调透波状态；
[0017]PIN
二极管处于反偏状态，变容二极管处于正偏状态，天线罩为宽带透波状态；
[0018]PIN
二极管和变容二极管都处于正偏状态时，天线罩为全频带反射状态
。
[0019]另一方面，本专利技术提供了一种天线罩，天线罩为安装有上述一种多模态可重构频率选择表面单元结构的频率选择天线罩
。
[0020]基于另一方面，在本专利技术的一个实施例中，频率选择天线罩的多模态可重构频率选择表面单元结构呈周期排布
。
[0021]再一方面，本专利技术提供了一种通信系统，包括天线，该天线配备有上述天线罩
。
[0022]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0023]1、
为了解决现有的可重构频率选择表面通常透波效果不佳，无法对多种极化方向的入射电磁波起到频率选择效果问题，本专利技术在上层绝缘基板和下层绝缘基板中心的十字通过金属过孔与十字馈线相连，上层绝缘基板和下层绝缘基板的八边形内环通过金属过孔与交叉馈线相连，这样设计让图案的外环
、
内环和中心十字形成了三种不同的电势，通过控制这三极电势的大小就可以控制
PIN
二极管的通断和变容二极管的电容
。
本专利技术的两种馈电网络和三极偏压采用
PIN
二极管和变容二极管对频率选择表面的透波状态进行调控，使其能实现
X
波段窄带可调透波
、
宽带透波以及全频带反射三种模式的切换
。
[0024]2、
本专利技术的上层绝缘基板和下层绝缘基板采用双对称的频率选择图案和馈线，实现了双极化和较低的插入损耗，在透波带，各种极化方向的电磁波均有小于
1dB
的传输窗口
。
[0025]3、
本专利技术将馈线置于两层频率选择图案之间，利用馈线的电感耦合拓宽了频率选
择表面的透波带，消除了带本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种多模态可重构频率选择表面单元结构，其特征在于，包括：上层绝缘基板
、
下层绝缘基板
、
构成频率选择图案的第一导体结构和第二导体结构
、
用于调控频率选择表面透波状态的
PIN
二极管和变容二极管；所述第一导体结构位于上层绝缘基板的上表面和下层绝缘基板的下表面，所述第二导体结构位于下层绝缘基板的的上表面；所述第一导体结构包括：方型金属馈线
、
位于方型金属馈线内部的八边形金属馈线
、
位于八边形金属馈线内部的第一十字金属馈线；方型金属馈线和八边形金属馈线相平行且相邻的两条边中部共焊接4个
PIN
二极管，4个
PIN
二极管焊接于方型金属馈线的内环边与八边形金属馈线的外环边之间；第一十字金属馈线的四条边中部各开缝隙分别焊接一个变容二极管；所述第二导体结构包括：第二十字金属馈线
、
位于下层绝缘基板拐角处的4段交叉馈线；交叉馈线通过开设于上层绝缘基板和下层绝缘基板的第一金属过孔及第一金属柱连接八边形金属馈线，第一金属柱贯穿第一金属过孔，第二十字金属馈线通过开设于第二金属过孔和第二金属柱连接第一十字金属馈线，第二金属柱贯穿第二金属过孔
。2.
根据权利要求1所述的一种多模态可重构频率选择表面单元结构，其特征在于，上层绝缘基板
、
下层绝缘基板采用厚度为
2mm
的
Rogers5880
介质板，介电常数为
2.2
，损耗角正切是
...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴边，徐为晰，赵雨桐，邢雯雯，庞晓宇，宋怡方，苏涛，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：