[发明专利]一种宽带频率可重构FSS天线罩在审
申请号: | 201810855633.9 | 申请日: | 2018-07-31 |
公开(公告)号: | CN109149099A | 公开(公告)日: | 2019-01-04 |
发明(设计)人: | 丁霄;吕彦贺;陈传升;王秉中 | 申请(专利权)人: | 电子科技大学 |
主分类号: | H01Q1/42 | 分类号: | H01Q1/42 |
代理公司: | 电子科技大学专利中心 51203 | 代理人: | 邹裕蓉 |
地址: | 611731 四川省成*** | 国省代码: | 四川;51 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 谐振 天线罩 方环 分形 贴片 异形 宽带频率 可重构 变容二极管 超宽带天线 多信道通信 极化不敏感 周期性排布 高透过率 介质基板 电磁波 高纯度 飞行器 可用 宽角 蒙皮 入射 紧凑 雷达 辐射 调控 | ||
本发明公开了一种宽带频率可重构FSS天线罩,属于电磁波调控技术领域。本发明以FSS超薄单元作为单元紧凑结合,呈M*N周期性排布;FSS超薄单元包括异形谐振方环、分形方贴片和介质基板;分形方贴片位于异形谐振方环的内部;异形谐振方环和分形方贴片之间留有缝隙,四周缝隙的中心位置加载有变容二极管。本发明所述天线罩具有高透过率,宽角入射和极化不敏感特性,可用于雷达,超宽带天线,飞行器蒙皮,多信道通信,高纯度辐射等领域中。
技术领域
本发明属于电磁波调控技术领域,具体涉及一种具有高透过率,宽角入射和极化不敏感特性的宽带频率可重构FSS天线罩。
背景技术
频率选择表面(Frequency Selective Surface,FSS)是一种二维的电磁周期结构。从空间滤波现象而言,FSS实质是一种空间滤波器,它对不同工作频率、入射角度和极化状态的电磁波具有选择滤波特性。通过一定的参数调整,可以实现FSS在工作频段内的带通或带阻,而在带外几乎所有能量都被全反射或全透射。FSS技术在通信,目标隐身和抗干扰等领域的研究发展十分迅速,其典型应用包括:雷达天线罩、多频反射面天线、电磁吸收体以及平面极化转换器等。得益于电子计算机技术和印刷电路板技术的快速发展,多频带、宽频带、有源加载以及电可控的FSS得到了深入研究和广泛发展。
近年来,可重构FSS引起了研究者们的广泛关注,主要包括极化可重构和频率可重构。其中,频率可重构FSS对于通信,滤波和复杂的电子系统具有重要的应用价值和实际的工程意义。文献“A Reconfigurable FSS Using a Spring Resonator Element,(Saidatul.Norlyana.Azemi,Kamran.Ghorbani;Wayne.S.T.Rowe,IEEE Antennas andWireless Propagation Letters,2013,12:781-784.)”公开了一种基于螺旋结构的可重构FSS。通过改变螺旋形单元的高度可以调整FSS的通带或阻带的中心频率,实现了FSS频域可重构的连续变化。文献公开了螺旋单元的等效电路,并分析单元结构参数对中心频点的影响。通过数值仿真结果和实验数据可知:当螺旋高度从14变化到16mm,FSS变现为阻带类型,中心频率从3.43GHz变化到5.43GHz;当螺旋长度继续增加,超过18mm后FSS表现为通带类型;当螺旋高度在26-36mm的范围内变化,可以得到一个3.2-3.67GHz的频率可重构范围。该文献详细分析了可重构FSS的电路模型,通过结构参数变化的方式实现了通/阻带中心频点的连续调节。然而,文献中对FSS重构的方式不具备动态调节的特点,对不同中心频点的通/阻带需要不同的设计和加工。而且,螺旋形FSS的通带和阻带调节范围较窄,分别仅为45%和14%。此方法的FSS不适用于低剖面,宽带调节或动态可重构的设计需求。
文献“Varactor-tunable second-order bandpass frequency-selectivesurface with embedded bias network,(Amir Ebrahimi;Zhongxiang Shen;WithawatWithayachumnankul;Said F.Al-Sarawi;Derek Abbott,IEEE Transactions on Antennasand Propagation,2016,64(5):1672-1680)”公开了一种单元加载变容二极管的频率可重构FSS。此种带通类型FSS由三层的复合单元组成,单元顶层和底层为蚀刻的超表面贴片结构,不同单元的中间层组成栅状的馈电网络,为贴片缝隙的变容二极管馈电。根据实验结果,当FSS单元上的二极管电容从0.12pF变化到0.38pF,通带的中心频率从5.2GHz变化到3.7GHz,达到9%的带宽。此种FSS的设计方法结合了变容二极管,有效地实现了动态的频域可重构。然而,文献中的FSS调节范围较窄,并且透过率较低,插入损耗保持在-3到-6dB。此外,由于FSS采用双层贴片设计,被迫使用的中层馈电网络极大地增加了实际工作的不稳定性。对于实际应用中常见的入射角和极化问题,此种FSS也缺少讨论和分析。
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