基于立體結(jié)構(gòu)的頻率選擇表面結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種頻率選擇表面結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]頻率選擇表面(Frequency Selective Surface)，簡稱FSS，是一種由大量無源諧振單元在介質(zhì)層上按二維周期性排列構(gòu)成的單層或多層準(zhǔn)平面結(jié)構(gòu)。頻率選擇表面的概念起源于柵的研究，其最早是由美國物理學(xué)家David Rittenhouse發(fā)現(xiàn)和提出的；而經(jīng)過多年的研究和發(fā)展，頻率選擇表面已被廣泛應(yīng)用在從微波波段到光波波段的各領(lǐng)域中。
[0003]在工程中，頻率選擇表面的應(yīng)用十分廣泛，范圍涉及電磁領(lǐng)域的許多方面:在微波波段，頻率選擇表面常用作反射面天線的副反射器，用以提高對反射面天線的利用效率，另夕卜FSS還被用作設(shè)計雷達(dá)罩來降低天線系統(tǒng)的雷達(dá)散射截面(RCS);在遠(yuǎn)紅外波段，頻率選擇表面可以用作波極化器，分波束儀，以及用作分子激光器的一腔體鏡，以提高激光器的栗浦功率;在近紅外和可見光區(qū)域，頻率選擇表面還被設(shè)計成太陽能吸收表面，以用來幫助吸收太陽能;在THz波段，F(xiàn)SS可用作偏振器，分光鏡，激光輸出藕合器，激光腔鏡，法布里--
拍羅干涉儀和濾波器等。
[0004]頻率選擇表面的最大特性在于其對于以不同頻率、角度以及極化方式入射的電磁波的選擇透過性，即對某些頻帶內(nèi)入射的電磁波幾乎呈全透明，而對另一些頻帶內(nèi)入射的波則呈現(xiàn)近乎全反射的特性。頻率選擇表面由兩種基本結(jié)構(gòu)組成:貼片型和孔徑型，其中貼片型是在介質(zhì)襯底層上周期性地印刷上規(guī)則的由導(dǎo)體貼片單元組成的金屬陣列;而孔徑型則與貼片型相反，是在大金屬屏上周期性地開孔而形成的周期孔徑結(jié)構(gòu)。當(dāng)頻率選擇表面在某一頻率的電磁波入射下單元發(fā)生諧振時，貼片型頻率選擇表面將對此頻率的電磁波發(fā)生全反射現(xiàn)象，即在諧振頻率處形成帶阻濾波器;而孔徑型頻率選擇表面則對該頻率的電磁波發(fā)生全透射現(xiàn)象，即在諧振頻率處形成帶通濾波器。
[0005]實際上任何周期分布的平面導(dǎo)體貼片或孔徑型的單元結(jié)構(gòu)對入射的電磁波都會產(chǎn)生一定的衍射現(xiàn)象，但若想作為性能較好的頻率選擇表面應(yīng)用時，必須滿足達(dá)到一定的諧振頻率值、阻抗值，以及具有較好的角度和極化穩(wěn)定性等。一個結(jié)構(gòu)簡單的頻率選擇表面結(jié)構(gòu)，其在自由空間的諧振通常發(fā)生在單元尺寸為入射波的半波長整數(shù)倍時。但是由于簡單結(jié)構(gòu)的可控制參數(shù)比較少，使得其在實際應(yīng)用時往往存在頻率響應(yīng)曲線斜率較小、極化穩(wěn)定性差、小型化差等特點，所以現(xiàn)行發(fā)展的趨勢是使用更加復(fù)雜的單元及結(jié)構(gòu)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有結(jié)構(gòu)簡單的頻率選擇表面存在可控制參數(shù)比較少，實際應(yīng)用時存在頻率響應(yīng)曲線斜率小、極化穩(wěn)定性差、小型化差的問題，提出了一種基于立體結(jié)構(gòu)的頻率選擇表面結(jié)構(gòu)。
[0007]本發(fā)明所述的基于立體結(jié)構(gòu)的頻率選擇表面結(jié)構(gòu)，它包括η個頻率選擇單元結(jié)構(gòu)，所述η個頻率選擇單元結(jié)構(gòu)按陣列加載，每個頻率選擇單元結(jié)構(gòu)包括四塊一號介質(zhì)板1、兩塊二號介質(zhì)板3和金屬薄膜條4; η為大于I的整數(shù)；
[0008]四塊一號介質(zhì)板I垂直拼接構(gòu)成矩形框，矩形框的內(nèi)側(cè)壁涂有金屬薄膜層，一號介質(zhì)板I上開有圓形通孔，所述圓形通孔臨近電磁波入射邊等間隔設(shè)置，矩形框相對的兩塊介質(zhì)板I上的圓形通孔相對設(shè)置，且每個所述圓形通孔的內(nèi)側(cè)均涂有金屬薄膜層；
[0009]兩塊二號介質(zhì)板3均設(shè)置在所述矩形框內(nèi)，每塊二號介質(zhì)板3的一對相對的邊均與矩形框的內(nèi)側(cè)壁固定連接，且兩塊二號介質(zhì)板3沿中線垂直交接構(gòu)成十字形結(jié)構(gòu)，所述十字形結(jié)構(gòu)的左臂的下表面、右臂的上表面、上臂的左側(cè)表面和下臂的右側(cè)表面均設(shè)置有金屬薄膜條4，所述金屬薄膜條4為“U”字形，“U”字形金屬薄膜條4的底部臨近兩塊二號介質(zhì)板3的交接線，所述“U”字形金屬薄膜條4的兩個“臂”垂直于兩塊二號介質(zhì)板3的交接線并向外延伸，金屬薄膜條4構(gòu)成諧振結(jié)構(gòu)。
[0010]本發(fā)明所述的結(jié)構(gòu)保證在寬頻帶工作帶寬和滾降迅速的情況下，實現(xiàn)頻率選擇表面的結(jié)構(gòu)簡易實現(xiàn)，且本發(fā)明的頻率選擇表面具有寬帶寬，低損耗，輕量化等優(yōu)點，本發(fā)明使用帶金屬鍍層的介質(zhì)板作為材料，進(jìn)行拼接，頻率選擇表面由周期重復(fù)疊加的單元結(jié)構(gòu)組成，從總體上看，相互垂直的多個介質(zhì)板拼接成格子結(jié)構(gòu)，而每個介質(zhì)板上的金屬薄膜層組成波導(dǎo)壁，位于矩形框的內(nèi)壁;并且相鄰的金屬壁之間開有金屬過孔，每個金屬過孔的間距相等。所述的周期諧振結(jié)構(gòu)，由兩片覆蓋有金屬帶條相互垂直的介質(zhì)板構(gòu)成，其介質(zhì)板形成完全對稱的“十”字形，并且每一片介質(zhì)板兩側(cè)分別有一個“U”形金屬帶條，兩者以介質(zhì)板呈180°對稱。
【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明頻率選擇單元的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖2是【具體實施方式】一所述的四塊一號介質(zhì)板拼接結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖3是【具體實施方式】一所述的頻率選擇單元的主視圖；
[0014]圖4是【具體實施方式】一所述的諧振結(jié)構(gòu)的主視圖；
[0015]圖5是【具體實施方式】一所述的諧振結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖6是本發(fā)明4個頻率選擇單元加載的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖7是本發(fā)明的仿真結(jié)果示意圖。
【具體實施方式】
[0018]【具體實施方式】一、結(jié)合圖1至圖5說明本實施方式，本實施方式所述的基于立體結(jié)構(gòu)的頻率選擇表面結(jié)構(gòu)，它包括η個頻率選擇單元結(jié)構(gòu)，所述η個頻率選擇單元結(jié)構(gòu)按陣列加載，每個頻率選擇單元結(jié)構(gòu)包括四塊一號介質(zhì)板1、兩塊二號介質(zhì)板3和金屬薄膜條4;η為大于I的整數(shù)；
[0019]四塊一號介質(zhì)板I垂直拼接構(gòu)成矩形框，矩形框的內(nèi)側(cè)壁涂有金屬薄膜層，一號介質(zhì)板I上開有圓形通孔，所述圓形通孔臨近電磁波入射邊等間隔設(shè)置，矩形框相對的兩塊介質(zhì)板I上的圓形通孔相對設(shè)置，且每個所述圓形通孔的內(nèi)側(cè)均涂有金屬薄膜層；
[0020]兩塊二號介質(zhì)板3均設(shè)置在所述矩形框內(nèi)，每塊二號介質(zhì)板3的一對相對的邊均與矩形框的內(nèi)側(cè)壁固定連接，且兩塊二號介質(zhì)板3沿中線垂直交接構(gòu)成十字形結(jié)構(gòu)，所述十字形結(jié)構(gòu)的左臂的下表面、右臂的上表面、上臂