[发明专利]一种超宽带能量选择表面

说明书

本发明属于材料技术领域，具体涉及一种超宽带能量选择表面。所述超宽带能量选择表面包括介质基板、印刷在所述介质基板上表面的第一金属结构和印刷在所述介质基板下表面的第二金属结构；所述第一金属结构为两组相同的轨道式组合形状；所述轨道式组合形状包括两条相互平行的横金属条和连接两条横金属条的若干条相互平行的纵金属条，所述纵金属条等间距设置，每条纵金属条上加载有若干个二极管；所述第二金属结构为金属条组成的网格。本发明的优点在于利用多层金属周期结构和PIN二极管，实现了对入射电磁波的频率选择特性和对电磁能量进行感知的能量选择特性，是一种新型自适应“前门”电磁信号抑制技术。

技术领域

本发明属于材料技术领域，具体涉及一种超宽带能量选择表面。

背景技术

随着电子信息技术的飞速发展，各类电子信息设备的集成化、智能化、小型化程度不断提高，其频率日益提升，能耗也日益降低，性能得到了大幅提升，与此同时却大大增加了电磁环境的复杂程度和电子信息设备对强电磁干扰的敏感性、易损性，系统的电磁兼容设计面临前所未有的挑战。

目前，传统的电磁兼容设计和强电磁脉冲抑制方法大多以滤波、屏蔽和接地等“后门”抑制手段为主，且研究相对深入。而针对“前门”的抑制手段研究却不太充足，目前主要是在前端电路中加装大功率限幅器，大功率衰减器虽然可以对流入电路的电流进行大幅衰减，但是其在满足大幅衰减信号的同时又会影响正常信号的通过；还有在前端加装滤波器或者频率选择表面(FSS)的手段，虽然可以将带外的大功率信号进行隔离，但是无法根据电磁环境的变化自适应改变自身工作状态，无法对频率在通带内的强电磁脉冲进行有效抑制^[1][2]。

能量选择表面是一种针对“前门”的自适应强电磁抑制装置，于2009年由国防科学技术大学率先提出，并申请了相关专利^[3]。采用PIN二极管代替金属栅格的一部分，组成周期结构。利用PIN二极管在零偏与正偏条件下的巨大阻抗特性差异，通过入射电磁场的强度控制在二极管两端感应的电压大小控制二极管的通断，使抑制结构在二极管导通前后一个等效为不连接的金属结构，一个等效为完整的金属屏蔽网，进而产生对入射电磁场的不同传输特性，起到自适应抑制的功能。能量选择表面可以在不影响电子设备正常工作的前提下自适应屏蔽强电磁脉冲，其提出对于强电磁脉冲抑制和系统电磁兼容设计具有重要意义。

然而专利^[3]中的能量选择表面是一种低通能量选择表面，其工作频率表L波段，而许多电子设备的工作频率都在S波段。而且其通带为0-2.4GHz，会为系统引入许多噪声，无法满足高频段电子系统的需求。相关参考文献资料如下：

[1]颜克文,阮成礼,梁源,等.通信设备天线端口电磁脉冲抑制技术研究[J].舰船电子工程,2012,Vol.32(8):61-63.

[2]张忠连,超短波通信系统射频前段电磁抑制技术研究[D].成都:电子科技大学,2009:18-19.

[3]万双林,何建国.一种电磁能量选择表面装置[P].2009-12-31.

发明内容

为解决上述技术问题，本发明利用加载PIN二极管的线形结构和周期金属网格的复合结构，提出了一种新型超宽带带通能量选择表面，其通带几乎覆盖了整个S波段，极大提高了能量选择表面的应用范围。具体技术方案如下：

一种超宽带能量选择表面，包括介质基板1、印刷在所述介质基板上表面的第一金属结构2和印刷在所述介质基板下表面的第二金属结构3；

所述第一金属结构为两组相同的轨道式组合形状；所述轨道式组合形状包括两条相互平行的横金属条21和连接两条横金属条的若干条相互平行的纵金属条22，所述纵金属条等间距设置，每条纵金属条上加载有若干个二极管23；

所述第二金属结构3为金属条组成的网格31。