专利名称：一种角度稳定性高的密集排布型十字环带通频率选择表面的制作方法
技术领域：
本发明属于微波技术领域，具体涉及一种角度稳定性高的密集排布型十字环带通频率选择表面。
背景技术：
频率选择表面(Frequency selective surface, FSS)是由特定形状单兀图形构成的一种二维周期阵列结构 ，具有调整与控制电磁波传输的特殊能力，即具有对电磁波选择性透过或反射的空间滤波特性，可分为带通型和带阻型频率选择表面。使用频率选择表面技术制造的雷达天线罩，能够有效地缩减雷达反射截面，实现雷达罩的隐身。雷达罩为满足空气动力学设计的流线型结构使应用其上的频率选择表面入射角度大并且角度变化范围大,而通常频率选择表面对入射电磁波角度变化敏感，以大角度入射尤为敏感，这极大影响了频率选择表面在雷达罩隐身工程中的应用。如何实现频率选择表面大角度入射中心频点和通带稳定性、确保通带透过率高是急需解决的问题。相应的技术要求1、要求具有带通滤波特性，中心频点位于Ku波段内(12. 5 18GHz)。2、要求大角度入射(0° 60° )时通带稳定。3、中心频点稳定性好，随入射角变化中心频点几乎不发生漂移。4、传输特性良好，SP通带透过率较高。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种角度稳定性高的密集排布型十字环带通频率选择表面，该频率选择表面实现了适应大角度入射、中心频点稳定、通带稳定且通带透过率较高的特性，解决了工程应用中大角度入射时中心频点漂移以及通带透过率较低的问题。本发明解决技术问题所采用的技术方案如下一种角度稳定性高的密集排布型十字环带通频率选择表面，该表面以十字环为谐振单元，一个局部周期单元内存在两个等效十字环，每个局部周期单元的中心点处有一个完整十字环，各个顶点处有四分之一的十字环；局部周期单元按正方形栅格周期排列，局部周期单元中心之间距离为电磁波谐振波长的0. 34至0. 36倍。工作原理十字环谐振单元正交对称性特点使得由十字环组成的频率选择表面随入射角变化具有通带稳定的传输特性。加大十字环密集程度，增加十字环间的对称性，会提高其等效电容，增强通带稳定效果。本发明的有益效果是本发明结构参数少，设计优化时间短。适应大角度入射(入射角可在0° 60°范围内变化)中心频点随入射角度变化几乎不发生漂移的特性，尽管随着入射角度的增大通带透过率略有降低，但其通带透过率依然较高，满足工程应用要求。
图I本发明一种角度稳定性高的密集排布型十字环带通频率选择表面俯视结构图。图2本发明一种角度稳定性高的密集排布型十字环带通频率选择表面局部周期单元结构图。图3本发明一种角度稳定性高的密集排布型十字环带通频率选择表面TE极化波以0°、40°和60°照射时的频率响应特性仿真结果。图4本发明一种角度稳定性高的密集排布型十字环带通频率选择表面TE极化波以0°、40°和60°照射时的频率响应特性测试结果。
图5本发明一种角度稳定性高的密集排布型十字环带通频率选择表面TE极化波以40°照射时的频率响应特性仿真和测试结果。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。一种角度稳定性高的密集排布型十字环带通频率选择表面，它的基本谐振单元为十字环1，如图I所示，十字环I以等腰直角三角形周期排布构成此密集排布型频率选择表面，在整个频率选择表面上具有高度对称性的局部周期单元，局部周期单元按正方形栅格周期排列。如图2所示，每个局部周期单元的中心点处有一个完整十字环1，各个顶点处有四分之一十字环2属于该局部周期单元，即在一个局部周期单元内存在两个等效十字环1，实现密集排布。设计合适的十字环I尺寸以及局部周期单元的周期大小，包括十字环I外环长度A、外环宽度B及周期Dx。通带中心频点&确定电磁波的谐振波长X ^，由于B对带宽影响显著，而A对中心频点影响显著，故在初始设计时可依据4A X ^来确定外环长度A的初始值，同时尽量确保周期Dx较小。对于完全相同的十字环I结构和周期排布，也会因为加载不同介质导致中心频点发生漂移，因此需依据所加载介质借助软件优化确定A以及B的值。中心频点&在Ku波段的位置会在一定程度上限制十字环的尺寸，尤其是外环长度A以及周期Dx的大小，一般需满足4A ^ A0, A+B〈DX，且A介于0. 22入。 0. 28入。之间，Dx介于0. 34 X。 0. 36入。之间。仿真结果表明，如图3所示，TE极化波以0°、40°和60°照射时中心频点透过率在-0. 94dB -0. 687dB范围内变化；测试结果显示，如图4所示，TE极化波以0°、40。和60°照射时中心频点透过率在-0. 915dB -0. 379dB范围内变化。通过测试结果和仿真结果可以看出TE极化波以入射角为0°、40°和60°照射时中心频点稳定性好，随入射角变化中心频点几乎不发生漂移，通带稳定，透过率较高。如图5所示，TE极化波以40°照射时测试结果与仿真结果基本一致。
权利要求
1.ー种角度稳定性高的密集排布型十字环带通频率选择表面，其特征在于，该表面以十字环为谐振単元(1)，ー个局部周期単元内存在两个等效十字环(1)，每个局部周期単元的中心点处有ー个完整十字环(1)，各个顶点处有四分之一的十字环(2);局部周期单元按正方形栅格周期排列，局部周期単元中心之间距离为电磁波谐振波长的O. 34至O. 36倍。
2.如权利要求I所述的ー种角度稳定性高的密集排布型十字环带通频率选择表面，其特征在于，所述十字环(I)的外环长度等于谐振波长的O. 22至O. 28倍。
3.如权利要求I或2所述的ー种角度稳定性高的密集排布型十字环带通频率选择表面，其特征在于，所述十字环(I)的外环长度与外环宽度的和小于局部周期単元中心之间的距离。
全文摘要
一种角度稳定性高的密集排布型十字环带通频率选择表面属于微波技术领域，该频率选择表面以十字环为谐振单元，一个局部周期单元内存在两个等效十字环，每个局部周期单元的中心点处有一个完整十字环，各个顶点处有四分之一的十字环；局部周期单元按正方形栅格周期排列，局部周期单元中心之间距离为电磁波谐振波长的0.34至0.36倍。本发明结构参数少，设计优化时间短。适应大角度入射，入射角在0°～60°范围内变化时，中心频点几乎不发生漂移。尽管随着入射角度的增大通带透过率略有降低，但其通带透过率依然较高，满足工程应用要求。
文档编号H01P1/203GK102637932SQ20121013703
公开日2012年8月15日 申请日期2012年5月4日 优先权日2012年5月4日
发明者梁凤超, 焦健, 王岩松, 陈新, 高劲松 申请人:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所