[发明专利]一种窄过渡带的低通吸收式频率选择结构

说明书

本发明提出一种窄过渡带的低通吸收式频率选择结构。目前已报道的低通吸收式频率选择结构过渡带宽，选择性不够优异。本发明为周期结构。结构单元由两部分组成，一部分为损耗层，另一部分为三维带阻结构。损耗层采用射频电阻和等效电感值较大的弯折的金属线，三维带阻结构采用在垂直方向上的介质基片上印刷金属条。整个结构具有高频吸波低频透波，且过渡带窄的特性。本发明与应用于军事领域的工作在VHF/UHF频段的大量超宽带天线和频谱监测等系统的天线罩的性能指标完美匹配，具有很强的适用性。

技术领域

本发明属于微波技术领域，涉及一种窄过渡带且极化不敏感的低通吸收式频率选择结构。

背景技术

在军事装备领域，频率选择表面/结构(Frequency Selective Surface/Structure，FSS)常用作天线罩来减小雷达散射截面(Radar Cross Section,RCS)，提升作战平台的隐身性能。传统的FSS是通过将雷达反射波偏离入射方向来实现单站RCS的缩减。然而它无法解决双站/多站RCS缩减的难题。为了解决这个问题，一种结合了FSS和微波吸波体的新型人工电磁结构——吸收式频率选择表面/结构(Absorptive FrequencySelective Surface/Structure,AFSS)应运而生。AFSS可以实现通带内透波，通带外吸波的功能。

目前大部分的AFSS都是带通型，其具有一个通带和位于通带一侧或两侧的吸波带。然而由于通带带宽的限制，带通AFSS无法满足VHF/UHF频段超宽带天线对于隐身天线罩的需求。在此背景下，低通AFSS被提出。其主要特征在于“低通高吸”，即高频吸波低频透波。一般定义f_p为通带的截止频率(通常按|S₂₁|≥-1dB来衡量)，f_a1和f_a2为吸波带(|S₂₁|≤-10dB,|S₁₁|≤-10dB)的起始和截止频率。f_p到f_a1之间为过渡带。由于低通AFSS允许频率低于f_p的电磁波透射，只要天线的工作频段低于f_p，低通AFSS即可满足该天线的隐身天线罩的需求。

现有的低通AFSS过渡带太宽，使得透波到吸波的过渡非常缓慢，故急需研发一款过渡带的带宽尽可能窄(透波到吸波的转变尽可能快)，频率选择特性好的低通AFSS。作为天线罩使用时，天线的工作频带可以与天线罩的吸波频带靠得很近，因此适用性更好。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种具备窄过渡带的极化不敏感的低通AFSS。该低通AFSS允许频率低于其通带的截止频率(f_p)的电磁波通过，并且吸收频率位于其吸波带(f_a1至f_a2)内的电磁波，通带与吸波带之间的过渡带(f_p至f_a1)很窄，因此适用性更好。此外，该低通AFSS结构对称，因此具有极化不敏感特性(对任意极化入射电磁波均可响应)。

本发明窄过渡带的低通吸收式频率选择结构，为周期结构，每个单元包括损耗层和三维带阻结构；损耗层与三维带阻结构间留有空气间隙；

所述损耗层包括第一介质基片、以及分别设置在第一介质基片上下表面的第一吸波面、第二吸波面；所述第一吸波面与所述第二吸波面空间垂直设置；

所述第一吸波面包括依次串联的第一金属线、第一射频电阻、第二金属线；所述第二吸波面包括依次串联的第三金属线、第二射频电阻、第四金属线；所述第一射频电阻、所述第二射频电阻、第一介质基片的中心位于同一直线；

所述损耗层的等效电路为串联LC电路，其等效电感数值为6.1-14.05nH，对应的等效电容数值为0.064-0.135pF。等效电感数值与吸波带中心频点有关。

所述三维带阻结构；其包括第二至五介质基片、四根金属条；位于损耗层的下方，且与损耗层垂直设置