[发明专利]一种具有开关功能的智能空间滤波器

说明书

技术领域

本发明涉及微波技术领域，具体涉及一种具有开关功能的智能空间滤波器。

背景技术

频率选择表面（Frequency Selective Surface, FSS）是由周期性排布的金属贴片单元或金属屏上周期性排列的开孔单元构成的一种二维周期阵列结构，它能使电磁波在谐振频率处发生全反射或全透射，因此是一种对电磁波频率有选择作用的空间滤波器。

FSS作为空间滤波器在微波领域具有广泛的应用。如采用FSS技术制备混合雷达罩，可降低飞行兵器天线的带外雷达散射截面，从而实现雷达隐身功能；利用FSS滤波特性制备卡赛格伦天线的二色性副反射面，使得两个不同频率的馈源共用同一个反射面，从而节省了空间；将FSS结构作为建筑物的墙壁或门窗的夹层，可实现特定频段的电磁波传输，而屏蔽其他频段的干扰信号。

然而在上述应用中一但产品制备完成，利用FSS实现的带通滤波特性便无法改变。对于混合雷达罩，当敌方探测雷达与己方制导雷达频段相同时，因无法屏蔽该频段电磁波而失去隐身功能；卡赛格伦系统的二色性副反射面无法根据需求选择馈源；而屏蔽室也不能根据实际需要实现全频段屏蔽。这种局限性使得FSS作为空间滤波器在应用中难以满足实际需求。

发明内容

本发明为解决现有应用FSS过程中，无法根据需要改变带通滤波特性的问题。提供一种具有开关功能的智能空间滤波器。

一种具有开关功能的智能空间滤波器，该滤波器包括双层频率选择表面、聚合物与固态电解质组成的混合物夹层、导线、电压源和开关；所述双层频率选择表面包括频率选择表面基底层和频率选择表面金属层；频率选择表面金属层与频率选择表面基底层紧密接触；所述双层频率选择表面内设置混合物夹层，所述聚合物与固态电解质组成的混合物夹层的两侧分别与频率选择表面金属层紧密接触，所述导线的一端与电压源的一端连接，另一端与频率选择表面金属层连接，电压源的另一端与开关的一端连接，开关的另一端与频率选择表面金属层连接。

本发明的工作原理：本发明所述的智能空间滤波器，以两层频率选择表面的金属层作为中间夹层的正、负电极，通过控制电压源的开关对聚合物与固态电解质组成的混合物介质夹层施加不同的电压，使混合物夹层在绝缘体与导体两种状态中实现可逆变换，进而达到滤波器的开关功能。当电压源与频率选择表面的金属层断开时，聚合物与固态电解质组成的混合物介质夹层两侧无电场作用，呈现绝缘状态，该结构的滤波器表现出高Q值的滤波特性；当电压源与频率选择表面的金属层连通时，聚合物与固态电解质组成的混合物介质夹层在电场的作用下呈现为导体状态，可对电磁波进行屏蔽，使该滤波器不再具有滤波特性。通过控制电压源与频率选择表面的金属层是否连通，实现了该空间滤波器的开关功能。

本发明的有益效果：本发明提供了一种具有开关功能的智能空间滤波器，可以根据实际需求实现通带滤波或全频段屏蔽的功能，提高了频率选择表面作为空间滤波器的实际应用性及可靠性，且结构简单，操作方便。

附图说明

图1为本发明所述的一种具有开关功能的智能空间滤波器结构示意图。

图2为本发明所述的一种具有开关功能的智能空间滤波器在开和关两种状态下对正入射电磁波传输特性对比图。

图中：1、频率选择表面基底层，2、频率选择表面金属层，3、混合物夹层，4、开关，5、导线，6、电压源。

具体实施方式

结合图1和图2说明本实施方式，一种具有开关功能的智能空间滤波器，包括频率选择表面基底层1，频率选择表面金属层2，聚合物与固态电解质组成的混合物夹层3，开关4，导线5和电压源6；混合物夹层3与两侧的频率选择表面金属层2紧密接触，频率选择表面金属层2与频率选择表面基底层1紧密接触；电压源6通过导线5与频率选择表面金属层2的金属部分连接，通过开关4控制电压源6是否与频率选择表面金属层2连通。

本实施方式所述的聚合物与固态电解质组成的混合物夹层3的具体制备过程如下：采用聚苯胺（PANi）、聚吡咯（PPy）和聚乙撑二氧噻吩（PEDOT）中的任意一种聚合物与某种固态电解质组成的混合材料作为双层频率选择表面的中间夹层：