[发明专利]基于极点的耦合与分离的带宽稳定的频率选择表面结构

权利要求书

1.基于极点的耦合与分离的带宽稳定的频率选择表面结构，其特征在于，包括基层、金属贴片和栅格层，所述栅格层嵌入至所述基层内，且所述金属贴片设置在所述基层的两侧，所述栅格层包括贴片平板，所述贴片平板中部呈镂空层，所述镂空层设置有加载电感，所述加载电感两端与所述贴片平板电性相连；所述贴片平板的四角设置有第一金属层，所述贴片平板的中间设置有第二金属层，所述第二金属层设置有四个均匀布设的金属桥，所述金属桥的顶部通过所述加载电感与所述第一金属层相连，所述金属桥的底部通过加载电容与所述第一金属层相连。

2.一种设计如权利要求1所述基于极点的耦合与分离的带宽稳定的频率选择表面结构的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1,设计在工作频带内存在传输极点的单层带通FSS结构，所述步骤S1获取得到的所述单层FSS结构的等效电路包括第一电感、第一电容和第二电感，所述第一电感与所述第一电容并联一端接地且另一端与所述基层的等效阻抗相连，所述第二电感一侧接地另一侧分别与所述基层的等效阻抗相连；

步骤S2,以步骤S1获取得到的所述单层FSS结构的等效电路参数L1、C1为初值，并结合中心工作频率和相对带宽等滤波性能指标，基于耦合谐振滤波原理，获取C2、h和ε_r的初值，其中，L1表示所述加载电感的等效电感的电感值、C1表示所述单层FSS相邻单元间的等效电容值，C2表示所述金属贴片的等效电容的电容值、h表示基层介质的厚度，ε_r表示隔离介质的相对介电常数；

步骤S3,上述等效电路参数的初值，获得除单层带通FSS结构外的其它结构参数初值，通过优化以获取可形成正入射下极点的耦合状态。

3.一种设计如权利要求2所述基于极点的耦合与分离的带宽稳定的频率选择表面结构的方法，其特征在于，所述基于耦合谐振滤波原理包括以下公式：

且，

其中，δ为相对带宽，ω₀为中心工作频率，Z₀为自由空间阻抗，q₁和q₃为归一化品质因数，k_1,2和k_2,3为谐振点间的归一化耦合系数，ε₀为自由空间介电常数，ε_r为隔离介质的相对介电常数，h为所述基层的介质厚度。

4.一种设计如权利要求2所述基于极点的耦合与分离的带宽稳定的频率选择表面结构的方法，其特征在于，所述基层介质厚度h为中心频率对应波长的1/20～1/5，所述单元尺寸为中心频率对应波长的1/20～1/6，且所述基层介质的相对介电常数ε_r在1～6之间。

5.一种设计如权利要求2所述基于极点的耦合与分离的带宽稳定的频率选择表面结构的方法，其特征在于，所述传输极点为2～5个。

6.一种设计如权利要求2所述基于极点的耦合与分离的带宽稳定的频率选择表面结构的方法，其特征在于，所述的S3步骤，正入射下存在显著的极点耦合状态，即单层带通FSS形成的谐振极点与FSS层间耦合极点的耦合状态。