[发明专利]基于嵌套曲折结构的小型化低剖面频率选择表面

说明书

本发明公开了一种基于嵌套曲折结构的小型化低剖面的频率选择表面，主要解决现有频率选择表面小型化程度低的问题。其包括M×N个周期排列的频率选择表面单元，每个频率选择表面单元包含介质板(2)、印制在介质板(2)上表面的金属贴片(1)和下表面的金属贴片(3)，其中上金属贴片(1)由两条上弯折金属条带(111)和(112)嵌套铺设在介质板(2)的上表面组成，下金属贴片(3)由两条下弯折金属条带(311)和(312)嵌套铺设在介质板(2)的下表面组成；上、下金属贴片在空间排布上相差90度。本发明充分利用了频率选择表面的平面空间，增大了单元等效电容与等效电感，提高了小型化程度，可用于通讯系统与雷达天线罩。

技术领域

本发明属于电磁场及微波技术领域，具体涉及一种频率选择表面，可用于通讯与雷达方面。

背景技术

随着科学技术的快速发展，以电磁波为媒介，利用电磁波进行通讯的产品越来越多，随之而来的问题就是电磁波对环境及人类的影响越来越大。比如在飞机起飞、航行及降落的整个过程中，都要求移动通讯设备全程关闭，以此防止无线电波对飞机及机场通讯环境的干扰；在各种精密电子医疗器械的工作过程中，个人移动终端设备所发射的电磁波也可能会对医疗器械产生干扰，影响器械的精度；对于多孔径基站来说，其本身的各个天线极容易产生互耦，影响彼此的天线性能；电脑等移动终端在其工作时也会发射出携带的信息的电磁波，泄露的电磁波被敌方电子设备所接收和破解，造成国防、政治、军事、科学技术等方面情报的泄漏。另外，电磁辐射也会对人体造成直接和间接的伤害。因此，寻找一种能对电磁能量进行选择与屏蔽的技术对于治理电磁污染、消除电磁波干扰、提高电磁兼容很是必要，频率选择表面的出现使得上述问题得以较好地解决。

频率选择表面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。频率选择表面根据单元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表现为带阻型，开槽型频率选择表面多表现为带通型。

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，使工作时的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，从而增大了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 ofIncidence》的论文，公开了一种角度稳定性极高的频率选择表面，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，以实现良好的小型化效果，降低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。但由于这种结构的“卐”形金属条带并不能最有效的增加谐振单元的等效电容和电感，使得小型化程度依然较低。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术中的不足，提出一种基于嵌套曲折结构的小型化低剖面频率选择表面，以进一步提高频率选择表面在低频段的小型化程度。

为了实现上述目的，本发明的基于嵌套曲折结构的小型化低剖面频率选择表面，包括：M×N个周期排列的频率选择表面单元，M≥5，N≥5，每个频率选择表面单元包含介质板、印制在介质板上表面的金属贴片和下表面的金属贴片，其特征在于：