[发明专利]双波段频率选择复合材料夹层结构及其制造方法

说明书

本发明公开了一种双波段频率选择复合材料夹层结构，包括依次设置的第一蒙皮层、第一泡沫夹芯层、频选功能层、第二泡沫夹芯层以及第二蒙皮层，五者呈紧贴的层状结构，其中，频选功能层为周期性排列的三阶十字单元铜箔贴片，由二阶正十字分形贴片旋转45°而成。本发明提出的双波段频率选择复合材料夹层结构，在保证高刚度的同时，泡沫芯材和频选功能载体采用介电性能优异的材料，通过对频选功能层结构尺寸、形状的参数设计，实现在2.45～3.62GHZ、7.77～10.79GHZ波段范围内实现带通，频段内透波率大于90％。

技术领域

本发明涉及功能性电磁材料技术领域，尤其涉及一种双波段频率选择复合材料夹层结构及其制造方法。

背景技术

射频集成技术能够将多部天线的功能进行集成，功能的集成必然伴随着天线由单一工作频段向多个工作频段同时工作扩展，形成多频复用的特性，进而促使作为射频集成技术重要组成部分之一的频段天线罩也朝着多频复用的方向发展。

功能性电磁材料是一种人工电磁功能材料，最基本的特征是其组成单元的尺度远小于工作波长，其基本思想是用人工设计的周期结构来产生电响应及磁响应，从而实现在特定波段上的选择。而频率选择表面(FSS)是一种二维周期结构，对于入射的电磁波具有一定的频率选择特性。随着射频集成技术的发展，复合透波材料除了需要满足轻质高模量外，还要求在多频段内同时实现透波频带尽可能宽、带内高透过率、带外抑制等特征，因此研究一种具有宽频带、多频段内透过的频率选择表面复合材料具有重要意义。

CN 104767012 A发明的FSS结构吸波范围带宽大，可在2-18GHZ的超宽带范围内进行吸波，反射系数小于-15dB，只适合用于超宽带天线领域；CN 105244619 A发明的一种双频带宽带频率选择表面结构设计复杂，对于对电磁波通过的频段波段范围过窄；CN106329040 A发明的一种复合十字形缝隙频率选择表面，是一种低插入损耗、宽频带、具有空间和频率带通滤波性能的频率选择表面结构，但是无论是单层FSS还是双层FSS，其通带频率波段范围都比较窄，限制了使用条件。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种双波段频率选择复合材料夹层结构，旨在实现在2.45～3.62GHZ、7.77～10.79GHZ波段范围内实现带通，频段内透波率大于90％。

为实现上述目的，本发明提供一种双波段频率选择复合材料夹层结构，包括依次设置的第一蒙皮层、第一泡沫夹芯层、频选功能层、第二泡沫夹芯层以及第二蒙皮层，五者呈紧贴的层状结构，其中，

所述频选功能层为周期性排列的三阶十字单元铜箔贴片，由二阶正十字分形贴片旋转45°而成。

优选地，所述频选功能层中的图形样式采用以下过程得到：

(1)对双波段的中心工作频点fj(j＝1、2、…、n)进行分析，归一化处理后得到不同中心工作频点fj与初始中心工作频点f1之间的线性拟合关系式：

fj＝af1+b(j＝1、2、…、n)；

(2)根据极化敏感性选择基本图形，同时在栅格理论的基础上，结合初始中心工作频点f1估算基本图形的几何周长尺寸D，二者遵循如下关系式：

f1＝c/(D·sinθ)；

其中，c＝3×10⁸m/s为电磁波传播速度，θ为入射电磁波的入射角；

通过线性拟合关系式确定分形变形所需要的迭代次数u；

(3)在基本图形的基础上，通过几何周长尺寸D确定初始图形的基本坐标点p₁，同时根据(1)中的线性拟合关系式确定分形数学变形关系式：

初始图形：p_i＝(x_i,y_i)；