[发明专利]基于人工表面等离激元的空间滤波器

说明书

本发明提出一种基于人工表面等离激元的空间滤波器，主要解决现有技术工作频带窄，周期尺寸大的问题，其包括上下层叠的第一介质板(1)、第二介质板(2)及多个金属枝节；每个介质板均通过两块介质基板十字交叉组成，产生8个平面，多个金属枝节采用两种组合形式，一种是用反余弦形式排布与部分折叠组合，构成第一种金属枝节贴片(3)，另一种是用反余弦形式排布与部分折叠和凸起枝节的形式组合，构成第二种金属枝节贴片(4)，该第一种金属枝节贴片印制在第一介质板的8个平面，该第二种金属枝节贴片印制在第二介质板的8个平面，每一个枝节上均加载有电阻。本发明展宽了工作频带，缩减了结构的周期大小，可用于雷达散射截面RCS的缩减。

技术领域

本发明属于天线技术领域，尤其涉及一种空间滤波器，可用于雷达散射截面RCS的缩减。

背景技术

表面等离子体激元是一种束缚在金属和电介质分界面上的自由电子和外界光子相互作用而形成的混合激发态，是一种类型的表面电磁波，它一般沿着金属和介质的分界面传播，而在垂直于分界面方向上则按指数形式衰减。通过人工设计的特殊结构，可以获得与表面等离子体激元类似的色散关系，从而获得具有独特的电磁场强束缚特性的人工表面等离子体激元SSPP。因为人工表面等离子体激元对电磁波具有非常良好的传输与阻隔特性，可以实现频率选择表面的相关特性，在电磁隐身方面具有广阔的前景。

对于带通带阻型频率选择表面，如何拓宽其通带阻带和获得低的输入损耗和高的输出损耗一直是研究的重点。近年来，基片集成波导技术、多层或叠层FSS和三维FSS等技术应用于FSS的设计中，以追求优良的频率选择性能。由于人工表面等离子体激元在SSPP模式下的传输机制与截止特性，可以实现对电磁波的导通与阻隔，在电磁隐身方面有了初步的运用。但是SSPP本身具有单元尺寸大，工作频带窄的特点，不利于实现宽带与小型化的性能。因此，在基于SSPP的频率选择表面的设计中，综合考虑其输入损耗和输出损耗的同时，设计出具有宽频带和小型化的周期型SSPP结构具有十分重要的意义。

为了解决上述问题，研究人员提出了不少解决方法。例如申请公告号为CN109037947A的专利申请中提出一种低RCS天线，该天线是在单极子天线旁放置一个类似椭圆形的SSPP单元。该结构虽然充分运用了SSPP的传输截止特性，在天线的工作频段内，SSPP处于导通状态，作为天线的带内辐射器，可实现5-8GHz良好的传输。在SSPP的高频段，通过引入椭圆形的渐变结构拓宽阻带带宽为8-12GHz的吸波，从而实现天线带外吸波特性，但是该结构由于阻带带宽较窄，且对应高频段的椭圆末端枝节太少，使得高频段的吸波效果不佳，导致传输损耗较小，造成外来波无法被很好地过滤掉。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术存在的不足，提出一种基于人工表面等离激元的空间滤波器，以在拓宽阻带带宽的同时，减小结构的单元周期，增大高频段的传输损耗，提高高频段对外来电磁波的滤波效果。

为实现上述目的，本发明包括基板和多个金属枝节，这些金属枝节组合排布印制在介质基板上实现滤波特性，其特征在于：

基板包括介电常数不同，且上下叠层的两个介质板，两个介质板均通过两块矩形介质基板十字交叉叠加组成，产生8个平面；

多个金属枝节以两种形式组合，第一种是采用反余弦形式排布与部分折叠的形式组合，构成第一种金属枝节贴片，该第一种金属枝节贴片印制在上介质板的8个平面上；

第二种采用反余弦形式排布与部分折叠和凸起枝节的形式组合，构成第二种金属枝节贴片，该第二种金属枝节贴片印制在下介质板的的8个平面上；

所述第一种金属枝节贴片与第二种金属枝节贴片的每一个枝节中均加载有电阻。

进一步，所述第一介质板与第二介质板的尺寸大小不同，且第一介质板的介电常数大于第二介质板的介电常数。