[发明专利]基于2.5D编织结构的高角度稳定性频率选择表面

说明书

本发明提出了一种基于2.5D编织结构的高角度稳定性频率选择表面，旨在提高频率选择表面角度的稳定性，包括M×N个无源谐振单元，每个无源谐振单元由介质板、印制在介质板上表面的第一金属贴片、印制在介质板下表面的第二金属贴片和金属化过孔组成；第一金属贴片由六个旋转对称第一条带群组成，第二金属贴片由六个旋转对称的第二条带群组成，第二条带群中各条带位于第一条带群中各条带在下表面对应位置的空隙处；第一金属贴片和第二金属贴片中各条带间通过贯穿介质板的金属化过孔连接，形成2.5D的编织结构。本发明在小型化的基础上实现了很好的角度稳定性，可用于通讯与雷达方面。

技术领域

本发明属于天线技术领域，涉及一种频率选择表面，具体涉及一种基于2.5D编织结构的高角度稳定性频率选择表面，可用于无线通讯技术领域。

背景技术

2.5D结构在天线领域指的是在一个平面上的结构内容通过两个相互垂直的平面内坐标轴可以完全表示，而在与此垂直的平面内的结构只通过一个平面内的坐标轴可以完全表示的立体结构，广泛应用于低剖面天线的设计中。相较于传统的平面结构，2.5D结构可以更充分的利用有限的空间，这种特性也可以应用于频率选择表面中。

频率选择表面(Frequency Selective Surface，FSS)是一种特殊的空间滤波器，是由无源谐振单元组成的周期性阵列结构，对入射的电磁波具有选频特性。无源谐振单元的拓扑结构决定了频率选择表面对入射电磁波的响应，使频率选择表面对谐振频率处的电磁波表现出全反射或全透射的特性。频率选择表面根据无源谐振单元的结构可分为贴片型和开槽型，根据工作效果可分为带通型和带阻型，贴片型频率选择表面多为带阻型，开槽型频率选择表面多为带通型。

传统的频率选择表面由于无源谐振单元电尺寸较大，其在有限尺寸内的无源谐振单元数量较少，在工作时频率选择表面边缘就会产生较大的表面电流反射效应，使其谐振频点与设计时的谐振频点产生较大的误差。此外，较大的无源谐振单元电尺寸导致了电磁波在斜入射时会在单元间产生较大的反射相位差，从而增大频率选择表面在电磁波斜入射时的谐振频点与设计时的谐振频点的误差。

为了消除电尺寸较大的无源谐振单元导致的负面效果，研究人员主要通过小型化方法来减小边缘表面电流反射效应和反射相位差。如2017年，赵珍珍，张安学等人在IEEEAntennas and Wireless Propagation Letters期刊的第16期553-556页上发表了一篇名为《Stopband Frequency Selective Surface With Ultra-Large Angle of Incidence》的论文，公开了一种高角度稳定性频率选择表面，通过在介质板的上表面印制“卐”形金属条带，在“卐”形条带的四个端点处各印制一个“H”形枝节，并在每个“H”形枝节的四个端点处再各印制一个“H”型小枝节，形成了0.114个谐振波长的无源谐振单元结构，实现了良好的小型化效果，降低了斜入射的电磁波在无源谐振单元之间的相位差，从而提高了角度稳定性。但由于无源谐振单元上的贴片采用了平面结构，在高角度斜入射的电磁波照射下等效电长度会减小，在80°入射的入射波照射下谐振频率就产生了0.1GHz的偏移，角度稳定性不够高。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，提出了一种基于2.5D编织结构的高角度稳定性频率选择表面，旨在提高频率选择表面角度的稳定性。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种基于2.5D编织结构的高角度稳定性频率选择表面，其特征在于：包括M×N个周期排列的频率选择表面单元，M≥5，N≥5，所述频率选择表面单元包括横截面形状为正六边形的介质板1、印制在介质板1上表面的第一金属贴片2和下表面的第二金属贴片3，以及金属化过孔4，其中：

所述第一金属贴片2由六个第一条带群21组成，每个第一条带群21由一个开口环形条带211和两个第一短条带212组成，所述开口环形条带211采用由一组长边和一组短边连接而成的筝形结构，开口位于一组短边的夹角处；