雙頻帶寬帶頻率選擇表面的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于物理微波技術(shù)領(lǐng)域，頻率選擇表面可以應(yīng)用于天線罩，隱身材料設(shè)計(jì)等領(lǐng)域。設(shè)計(jì)符合要求的高性能頻率選擇表面尤為重要。
【背景技術(shù)】
[0002]FSS (Frequency Selective Surface)通常是由二維周期結(jié)構(gòu)而設(shè)計(jì)的具有空間濾波特性的表面，可以分為貼片型和縫隙型兩類，分別是對應(yīng)帶阻和帶通特性的結(jié)構(gòu)。必要的時(shí)候可以加載單層或雙層介質(zhì)改善其性能。
[0003]頻率選擇表面技術(shù)研究熱點(diǎn)包括:(1)小型化FSS(2)寬頻帶(3)多層FSS分析(4)多頻帶(5)智能可控FSS。在多頻帶設(shè)計(jì)中雙頻帶的應(yīng)用最廣也是最基礎(chǔ)的。
[0004]設(shè)計(jì)周期結(jié)構(gòu)的材料最擔(dān)心的問題就是穩(wěn)定性和帶寬，增加帶寬的常用方法是制作設(shè)計(jì)多層頻率選擇表面或者電容加載微調(diào)FSS的帶寬，穩(wěn)定性的改進(jìn)方法從場的角度來考慮，對稱的FSS —般來說比不對稱結(jié)構(gòu)要穩(wěn)定。
[0005]在機(jī)載雷達(dá)和艦載雷達(dá)的天線系統(tǒng)中，由頻率選擇表面設(shè)計(jì)的天線罩和吸波體在對天線的保護(hù)和維持天線穩(wěn)定工作方面起著尤為重要的作用。所以，設(shè)計(jì)具有更寬帶寬和更穩(wěn)定性能的頻率選擇表面是工程上和學(xué)術(shù)上的研究重點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種具有更寬帶寬和更穩(wěn)定性能的雙頻帶寬帶頻率選擇表面。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0008]—種雙頻帶寬帶頻率選擇表面，包括在銅板上刻蝕形成的周期排列的多個(gè)縫隙孔單元，所述每個(gè)縫隙孔單元包括正方形縫隙孔，正方形縫隙孔內(nèi)部設(shè)有兩條交叉的對角線縫隙孔，正方形縫隙孔的每條邊的中點(diǎn)設(shè)有使每條邊分割為兩段的實(shí)心部分，正方形縫隙孔的外部設(shè)有波紋方環(huán)孔，所述波紋方環(huán)孔的每條邊包括3-5個(gè)圓弧段，所述每個(gè)圓弧段對應(yīng)的圓形直徑相同且圓心在一條直線上。
[0009]方環(huán)是極化穩(wěn)定性、入射角穩(wěn)定性最好的單元結(jié)構(gòu)，在傳統(tǒng)方環(huán)的基礎(chǔ)上加入圓弧段結(jié)構(gòu)，圓弧段結(jié)構(gòu)有利于減小旋轉(zhuǎn)后兩個(gè)單元間的間隔，從而獲得比方環(huán)更穩(wěn)定的性能。本發(fā)明的波紋方環(huán)孔結(jié)構(gòu)具有比普通方環(huán)更高的穩(wěn)定性和更寬的帶寬。
[0010]對角線縫隙孔可以調(diào)節(jié)諧振頻率和帶寬。對角線縫隙孔的兩條交叉線末端的兩段正方形邊形成折線結(jié)構(gòu)，電路上等效為加載電感(縫隙結(jié)構(gòu)等效為加載電容)也可以微調(diào)諧振頻率和帶寬。
[0011]正方形縫隙孔、對角線縫隙孔、波紋方環(huán)孔三個(gè)基本結(jié)構(gòu)組成的緊湊FSS結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目標(biāo)，將正方形縫隙孔和對角線縫隙孔放在波紋方環(huán)孔內(nèi)部，既可以獲得雙頻帶的性能又獲得比方環(huán)更穩(wěn)定的不同入射角和極化傳輸響應(yīng)結(jié)果。整個(gè)結(jié)構(gòu)緊湊簡單，易于加工。
[0012]波紋個(gè)數(shù)既不能過多也不能太少，過多會(huì)喪失比傳統(tǒng)方環(huán)更好的穩(wěn)定性，過少則喪失方環(huán)的穩(wěn)定性能，甚至影響中心頻率的偏移。
[0013]作為優(yōu)選方式，一行旋轉(zhuǎn)45度的所述縫隙孔單元與一行不旋轉(zhuǎn)的所述縫隙孔單元在所述選擇表面交替排列，任一縫隙孔單元與其所在行的相鄰行的緊鄰兩相鄰縫隙孔單元成等腰三角形排列。
[0014]經(jīng)過旋轉(zhuǎn)后的對稱結(jié)構(gòu)排列使得FSS具有很好的帶寬穩(wěn)定性和入射角穩(wěn)定性。這樣的排列方式縮減了單元間隔，提高了入射角和極化穩(wěn)定性，最重要的是對于圓極化波也有很好的透波性能和改善性能。
[0015]作為優(yōu)選方式，所述波紋方環(huán)孔的每條邊包括3個(gè)圓弧段。
[0016]作為優(yōu)選方式，任一縫隙孔單元與其所在行的相鄰行的緊鄰兩相鄰縫隙孔單元成等腰直角三角形排列。等腰直角三角形排列使得結(jié)構(gòu)間的相對間隔變小，防止過早出現(xiàn)柵瓣影響穩(wěn)定的性能。
[0017]本發(fā)明的有益效果為:本發(fā)明通過內(nèi)部的正方形縫隙孔及對角線縫隙孔的雙結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了雙頻寬帶寬特性，又通過外部的波紋方環(huán)孔實(shí)現(xiàn)了更穩(wěn)定的入射角性能和極化穩(wěn)定性能，這種穩(wěn)定的頻率選擇表面可以應(yīng)用于天線罩來減小天線RCS，也可以用來減小天線陣天線之間的互耦，還可以用來增加天線的輻射增益效果，不僅對天線的影響很小而且具有雙頻帶良好透波率的性能以滿足不同的天線工作要求。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明的頻率選擇表面FSS的縫隙孔單元的結(jié)構(gòu)圖。
[0019]圖2、3為本發(fā)明相應(yīng)s參數(shù)曲線及參數(shù)不敏感性。
[0020]圖4為本發(fā)明用作入射角穩(wěn)定性，可以看出在±60°內(nèi)有穩(wěn)定的性能。
[0021]圖5、6為本發(fā)明用作阿基米德圓極化天線天線罩檢驗(yàn)FSS極化穩(wěn)定性。
[0022]圖7為本發(fā)明對不同入射角的TM波入射響應(yīng)s參數(shù)曲線。
[0023]圖8為縫隙孔單元在頻率選擇表面的排布圖。
[0024]其中，1為縫隙孔單元，2為正方形縫隙孔，3為對角線縫隙孔，4為實(shí)心部分，5為波紋方環(huán)孔，6為圓弧段，7為等腰三角形，8為折線結(jié)構(gòu)。
【具體實(shí)施方式】
[0025]以下通過特定的具體實(shí)例說明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的【具體實(shí)施方式】加以實(shí)施或應(yīng)用，本說明書中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒有背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。
[0026]—種雙頻帶寬帶頻率選擇表面，包括在銅板上刻蝕形成的周期排列的多個(gè)縫隙孔單元1，所述每個(gè)縫隙孔單元包括正方形縫隙孔2，正方形縫隙孔2內(nèi)部設(shè)有兩條交叉的對角線縫隙孔3，正方形縫隙孔2的每條邊的中點(diǎn)設(shè)有使每條邊分割為兩段的實(shí)心部分4，正方形縫隙孔2的外部設(shè)有波紋方環(huán)孔5，所述波紋方環(huán)孔的每條邊包括3個(gè)圓弧段6，所述每個(gè)圓弧段對應(yīng)的圓形直徑相同且圓心在一條直線上。
[0027]方環(huán)是極化穩(wěn)定性、入射角穩(wěn)定性最好的單元結(jié)構(gòu)，在傳統(tǒng)方環(huán)的基礎(chǔ)上加入圓弧段結(jié)構(gòu)，圓弧段結(jié)構(gòu)有利于減小旋轉(zhuǎn)后兩個(gè)單元間的間隔，從而獲得比方環(huán)更穩(wěn)定的性能。本發(fā)明的波紋方環(huán)孔結(jié)構(gòu)具有比普通方環(huán)更高的穩(wěn)定