一种在大角度下高透波率的频率选择结构的制作方法

本实用新型涉及超材料领域，尤其是一种在大角度下高透波率的频率选择结构。

背景技术：

在频率选择表面的实际应用中，垂直入射的情况十分少见，更多的时候存在一个大角度的入射角。现有技术一般采用谐振结构(频率选择表面结构的每一层都能谐振，产生一个通带或者阻带)做到在45°入射角时候频率选择表面的电性能满足设计条件，插入损耗在-0.5dB，透波率90％以上，有时候达不到设计的需求。

技术实现要素：

针对以上所述，本实用新型提供了一种在大角度下高透波率的频率选择结构，通过超材料等效电路LC滤波器理论，利用非谐振结构设计，提高在大角度下的稳定性，将60°大角度入射时的25％超宽带的插入损耗控制在-0.25dB,透波率达到95％以上。

根据本实用新型的一个方面，提供了一种在大角度下高透波率的频率选择结构，包括第一超材料片层、第二超材料片层和填充层，所述第一超材料片层和填充层设有两层，所述第二超材料片层位于两层第一超材料片层间，所述第二超材料片层与两层第一超材料片层通过填充层连接；所述第一超材料片层包括两层介质层和设置在两层介质层间的频率选择结构A；所述第二超材料片层包括两层介质层和设置在两层介质层间的频率选择结构B。

进一步，所述频率选择结构A和所述频率选择结构B包括多个微结构，所述微结构包括正六边形的基板和附着在金属基板上的贴片单元。

进一步，所述频率选择结构A的贴片单元包括6个正三角形的金属贴片，所述6个正三角形以基板的中心为原点环形阵列。

进一步，所述相邻的两个金属贴片具有间隙。

进一步，所述金属贴片的底边与基板的边具有间隙。

进一步，所述频率选择结构B的贴片单元包括6个正菱形的金属线框，所述6个正菱形以基板的中心为原点环形阵列。

进一步，所述相邻的两个金属线框共用一条边。

进一步，所述金属线框的一个端点与基板的端点重合。

进一步，所述基板采用铜制成。

进一步，所述介质层厚度为0.3mm，所述频率选择结构A和频率选择结构B 的厚度为0.018mm，所述填充层的厚度为1.4mm。

本实用新型中，频率选择结构A中的铜层形成了一个等效电容，通过调整金属贴片之间的间隙可以调整其等效电容值；频率选择结构B中的金属线框形成了一个等效电感，通过调整它的形式及线宽可以调整其等效电感，通过超材料等效电路LC滤波器理论，利用非谐振结构设计，提高在大角度下的稳定性。

附图说明

图1为频率选择结构A的示意图。

图2为频率选择结构B的示意图。

图3为本实用新型轴测视图。

图4为60°入射角时的插入损耗仿真数据图。

图中，1-金属贴片、2-基板、3-金属线框、4-第一超材料片层、5-第一超材料片层、6-填充层。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明。

如图1-3所示，一种在大角度下高透波率的频率选择结构，包括第一超材料片层、第二超材料片层和填充层。

所述第一超材料片层设有两层，所述第一超材料片层包括两个介质层和设置在两个介质层间的频率选择结构A，所述频率选择结构A包括多个微结构，所述微结构包括正六边形的基板和附着在金属基板上的贴片单元，所述贴片单元包括6个正三角形的金属贴片，所述6个正三角形以基板的中心为原点环形阵列，所述相邻的两个金属贴片具有间隙，因此，通过调整金属贴片之间的间隙可以调整其等效电容值。

所述第二超材料片层位于两个第一超材料片层之间，所述第二超材料片层与两个第一超材料片层通过填充层连接；所述第二超材料片层包括两层介质层和设置在两层介质层间的频率选择结构B，所述频率选择结构B的贴片单元包括 6个正菱形的金属线框，所述6个正菱形以基板的中心为原点环形阵列，所述相邻的两个金属线框共用一条边，所述金属线框的一个端点与基板的端点重合，由此，通过调整它的形式及线宽可以调整其等效电感。

所述填充层采用为泡沫材料，所述填充层与第一超材料片层、第二超材料片层三者之间可以采用粘贴的方式进行连接，用来匹配谐振。

本实用新型中，所述第一超材料片层和第二超材料片层皆采用两层介质层中间夹频率选择结构A和频率选择结构B的保护方式，同样采用粘贴的方式进行连接；所述介质层采用柔性材料制成，能够避免频率选择结构A和频率选择结构B在外界恶劣条件下腐蚀，确保其电性能。并且能对结构进行介质加载，延展其通带带宽。

本实用新型中，所述频率选择结构A的边长为4.68mm，所述频率选择结构 A相邻的两个金属贴片具有0.5mm的间隙，所述金属贴片的底边与基板的边具有0.25mm的间隙，

所述金属线框的长度为3.26mm，所述金属线框的线宽为0.1mm，

单层介质层厚度为0.3mm，频率选择结构A和频率选择结构B的厚度为 0.018mm，填充层的厚度为1.4mm。总厚度为0.3*6+0.018*3+1.4*2＝4.654mm。

介质层的相对介电常数为1.5，磁导率为1.0，损耗角正切为0.008；

填充层泡沫材料的相对介电常数为1.1。

如图4所示的一个三阶的频率选择结构，其在60°入射角时11.3～14.6GHz 的通带范围内透波率均大于95％(-0.25db)。

本实用新型频率选择结构A的铜层形成了一个等效电容，通过调整金属贴片之间的间隙可以调整其等效电容值；频率选择结构B中的金属线框形成了一个等效电感，通过调整它的形式及线宽可以调整其等效电感，通过调节等效电路中电感L、电容C的值对LC滤波器的工作频点、带宽、截止频率等特性进行设计、优化。

以上仅为本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可进行若干变形和改进，这些都属于本实用新型保护范围。