【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电磁场与微波，具体地说，尤其涉及一种具有周期性结构的基于变容二极管的s波段可调谐有源频率选择表面。
技术介绍
1、频率选择表面(frequency selective surface，fss)是一种具有周期性结构的人工电磁材料，由特定形状的金属单元周期排列而成，能够控制入射至频率选择表面阵列的电磁波的透射和反射。入射波的频率刚好处于频率选择表面阵列的工作频段之内时，根据单元结构的不同，频率选择表面可以表现出反射或透射的滤波特性，而处于工作频段之外的电磁波则可以透过频率选择表面或被频率选择表面反射。
2、然而，传统频率选择表面结构设计一经确定，很难改变其工作电磁性能。与传统频率选择表面相比，有源频率选择表面(active frequency selective surface，afss)是指通过加载有源器件(如pin二极管、变容二极管等)来实现频率选择表面滤波特性的人为控制。有源频率选择表面可实现包括指定频段频率选择表面滤波特性的开关控制、频率选择表面工作频带的调节、频率选择表面滤波性能强弱的控制等功能。
3、目前研究的有源频率选择表面传输特性虽然可以调控，却大多关注于更宽频带的调谐范围，无法满足s波段内的电磁通信要求，并且多数只支持若干个频点的切换，无法实现连续可调谐。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于变容二极管的s波段可调谐有源频率选择表面，通过阵列单元结构设计，使其在较低的施压状态下，在s波段实现
2、为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下：
3、一种基于变容二极管的s波段可调谐有源频率选择表面，包括多个结构相同且周期排布的阵列单元，每个阵列单元均设有介质层、设于介质层顶面的第一金属层以及设于介质层底面的第二金属层，第一金属层、介质层、第二金属层正对设置；
4、介质层中心贯设有穿孔，穿孔内设有导线；第一金属层包括设于中央的方形金属片和设于边缘的方环形金属片，方形金属片和方环形金属片之间形成方环形缝隙，方环形缝隙间设有变容二极管，方形金属片和方环形金属片分别与变容二极管连接；第二金属层包括馈电网格以及设于馈电网格之间的定值电感；
5、导线一端连接第一金属层的方形金属片，导线另一端连接第二金属层的馈电网格，相邻阵列单元的方环形金属片相连，相邻阵列单元的馈电网格相连。
6、进一步地，导线采用直径为0.4mm、长度为1.6mm的圆柱形铜制导线。
7、进一步地，方形金属片边长为4.8mm，方形金属片中心设有直径为0.4mm的圆孔，方形金属片中心与圆柱形铜制导线相接。
8、进一步地，方环形金属片内边长为6.4mm，外边长为10mm，方环形金属片宽度为1.8mm。
9、进一步地，方环形缝隙内边长为4.8mm，外边长为6.4mm，缝隙宽度为0.8mm，方环形缝隙内边长为方形金属片的边长，方环形缝隙外边长为方环形金属片的内边长。
10、进一步地，方环形缝隙的每个内边长与外边长之间中心处设有变容二极管，变容二极管正极与方环形金属片相接，变容二极管负极与方形金属片相接。
11、进一步地，介质层采用介电常数为4.4且损耗正切角值为0.02的fr-4等级材料，介质层厚度为1.6mm。
12、进一步地，馈电网格为十字型馈电网格，馈电网格采用相互垂直且宽度为0.8mm的金属片一体成型。
13、进一步地，距馈电网格每侧边缘0.8mm处设有定值电感，定值电感的值为6nh。
14、进一步地，有源频率选择表面使用孔径型单元，为带通型频率选择表面，变容二极管为smv1231型变容二极管。
15、与现有技术相比，本专利技术基于变容二极管的s波段可调谐有源频率选择表面，通过阵列单元结构设计以及加入电感削弱馈电网格的影响，使其在s波段实现了小范围的频率可调，为s波段内的电磁应用提供了基础。本专利技术可以实现频率的连续可调，施加偏置电压仅需0-3v，耗能较小，同时方环形的结构设计，使其具有较强的极化稳定性。
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1.一种基于变容二极管的S波段可调谐有源频率选择表面，其特征在于，包括多个结构相同且周期排布的阵列单元，每个阵列单元均设有介质层、设于介质层顶面的第一金属层以及设于介质层底面的第二金属层，第一金属层、介质层、第二金属层正对设置；
2.根据权利要求1所述的基于变容二极管的S波段可调谐有源频率选择表面，其特征在于，导线采用直径为0.4mm、长度为1.6mm的圆柱形铜制导线。
3.根据权利要求2所述的基于变容二极管的S波段可调谐有源频率选择表面，其特征在于，方形金属片边长为4.8mm，方形金属片中心设有直径为0.4mm的圆孔，方形金属片中心与圆柱形铜制导线相接。
4.根据权利要求3所述的基于变容二极管的S波段可调谐有源频率选择表面，其特征在于，方环形金属片内边长为6.4mm，外边长为10mm，方环形金属片宽度为1.8mm。
5.根据权利要求4所述的基于变容二极管的S波段可调谐有源频率选择表面，其特征在于，方环形缝隙内边长为4.8mm，外边长为6.4mm，缝隙宽度为0.8mm，方环形缝隙内边长为方形金属片的边长，方环形缝隙外边长为方环形金属
6.根据权利要求5所述的基于变容二极管的S波段可调谐有源频率选择表面，其特征在于，方环形缝隙的每个内边长与外边长之间中心处设有变容二极管，变容二极管正极与方环形金属片相接，变容二极管负极与方形金属片相接。
7.根据权利要求1所述的基于变容二极管的S波段可调谐有源频率选择表面，其特征在于，介质层采用介电常数为4.4且损耗正切角值为0.02的FR-4等级材料，介质层厚度为1.6mm。
8.根据权利要求1所述的基于变容二极管的S波段可调谐有源频率选择表面，其特征在于，馈电网格为十字型馈电网格，馈电网格采用相互垂直且宽度为0.8mm的金属片一体成型。
9.根据权利要求8所述的基于变容二极管的S波段可调谐有源频率选择表面，其特征在于，距馈电网格每侧边缘0.8mm处设有定值电感，定值电感的值为6nH。
10.根据权利要求1所述的基于变容二极管的S波段可调谐有源频率选择表面，其特征在于，有源频率选择表面使用孔径型单元，为带通型频率选择表面，变容二极管为SMV1231型变容二极管。
...【技术特征摘要】
1.一种基于变容二极管的s波段可调谐有源频率选择表面，其特征在于，包括多个结构相同且周期排布的阵列单元，每个阵列单元均设有介质层、设于介质层顶面的第一金属层以及设于介质层底面的第二金属层，第一金属层、介质层、第二金属层正对设置；
2.根据权利要求1所述的基于变容二极管的s波段可调谐有源频率选择表面，其特征在于，导线采用直径为0.4mm、长度为1.6mm的圆柱形铜制导线。
3.根据权利要求2所述的基于变容二极管的s波段可调谐有源频率选择表面，其特征在于，方形金属片边长为4.8mm，方形金属片中心设有直径为0.4mm的圆孔，方形金属片中心与圆柱形铜制导线相接。
4.根据权利要求3所述的基于变容二极管的s波段可调谐有源频率选择表面，其特征在于，方环形金属片内边长为6.4mm，外边长为10mm，方环形金属片宽度为1.8mm。
5.根据权利要求4所述的基于变容二极管的s波段可调谐有源频率选择表面，其特征在于，方环形缝隙内边长为4.8mm，外边长为6.4mm，缝隙宽度为0.8mm，方环形缝隙内边长为方形金属片的边长，方环形缝...
【专利技术属性】
技术研发人员：官权升，苏泽宇，陈吉祥，陈伟琦，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：
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