[发明专利]C波段宽带能量选择表面

说明书

本发明提出一种C波段宽带能量选择表面，包括介质基板以及贴附在介质基板表面的一层金属结构层。金属结构层为由多个金属单元均匀排列而成的周期阵列结构。金属单元包括两个环形金属贴片，两环形金属贴片纵向相邻且纵向相邻的横向环边之间相隔一定间距，在两环形金属贴片的纵向相邻的横向环边之间加载有集总电容。集总电容的两端分别焊接在两环形金属贴片的纵向相邻的横向环边上。各环形金属贴片的横向环边之间相对设置两条纵向金属贴片且两条纵向金属贴片之间相隔一定间距，在两条纵向金属贴片之间加载有开关二极管。当外界信号能量超过设计阈值时，二极管自动转化成正偏状态，信号通带关闭，强电磁脉冲被屏蔽，从而保护电子设备。

技术领域

本发明属于电磁防护技术领域，具体地涉及一种工作在C波段的宽带能量选择表面。

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子信息设备对强电磁干扰、强电磁攻击的敏感性、易损性。同时，除了自然界存在的强电磁干扰外，人为的强电磁干扰、攻击手段也在日渐成熟，军事、民事领域的敏感设备都面临着更加复杂的强电磁威胁。

目前，针对强电磁威胁的防护手段大多以滤波、屏蔽和接地等“后门”防护手段为主，且研究相对深入。而针对“前门”的防护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，大功率限幅器虽然可以对流入电路的电流进行大幅衰减，但是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，但是带内的强电磁威胁却无法进行防护。

能量选择表面是一种针对“前门”的自适应强电磁防护装置，于2009年由国防科学技术大学率先提出公开号为101754668A，公开日为2010年06月23日的发明专利申请——一种电磁能量选择表面装置，其实现了L波段以下的防护。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，使防护结构在二极管导通前后分别等效为不连接的金属结构和完整的金属屏蔽网，进而产生对入射电磁场的不同传输特性，起到自适应防护的功能。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，其提出和设计对于强电磁脉冲具有重要意义。但其工作频率为L波段，且为低通滤波，无法满足高频段电子系统的防护需求。

2019年，国防科学技术大学申请了公开号为109451718A，公开日为2019年03月08日的发明专利——一种超宽带能量选择表面，实现了S波段的自适应防护。其方案包括上下两层周期结构，上层为包括两个横向的金属条和3个纵向的金属条，9个二极管加载在纵向金属条的缝隙上，背面为金属网格。二极管不导通时，该装置可以在S波段产生一个信号通带，而当二极管导通时，工作通带自适应转化为阻带，实现了自适应防护。然而其包含两层结构且单个单元需要的二极管数量多达9个，不仅成本高，且可靠性低。而应用于C波段的能量选择装置，目前还属于空白状态。

发明内容

为了使电子系统免受强电磁脉冲威胁，本发明提出了一种C波段宽带能量选择表面，其是一种工作在C波段的自适应的宽带能量选择表面。

为实现上述技术目的，本发明采用的具体技术方案如下：

C波段宽带能量选择表面，包括介质基板以及贴附在介质基板表面的一层金属结构层，金属结构层上加载有集总元件。金属结构层为由多个金属单元均匀排列而成的周期阵列结构。金属单元包括两个环形金属贴片，两环形金属贴片纵向相邻且纵向相邻的横向环边之间相隔一定间距，在两环形金属贴片的纵向相邻的横向环边之间加载有集总电容。集总电容的两端分别焊接在两环形金属贴片的纵向相邻的横向环边上。各环形金属贴片的横向环边之间相对设置两条纵向金属贴片且两条纵向金属贴片之间相隔一定间距，在两条纵向金属贴片之间加载有开关二极管。