频率选择表面天线罩的制作方法

本实用新型涉及电磁场与微波通信的技术领域，尤其涉及一种频率选择表面天线罩。

背景技术：

在天线的实际应用中，常常用天线罩来保护天线及其天线系统免受外界环境的干扰和影响，使其性能更加稳定，也可以减少腐蚀、延缓衰老以提高天线系统的使用寿命。对天线罩应用频率选择表面(FSS)的应用技术，在天线的工作频带范围内允许电磁波通过，呈带通特性；在非工作频带范围内则阻止电磁波通过，呈带阻特性。这样可使在通带内使电磁波几乎无衰减无影响地通过天线罩的同时，使后向散射的电磁波降低到很小，有效降低天线的雷达散射截面(RCS)，也能有效反射和抑制其它无关电磁波对系统的侦察和干扰，提升天线整体性能。然而，传统的频率选择表面是电容性的金属导体贴片或者电感性的金属导体屏上的缝隙图案周期结构，采用简单的谐振结构，具有对入射角度和极化不敏感，极化稳定性较差，不利于天线罩的空间滤波。

技术实现要素：

为克服上述技术缺陷，本实用新型提供一种频率选择表面天线罩，旨在解决现有天线罩的频率选择表面的极化稳定性较差，不利于天线罩空间滤波的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种频率选择表面天线罩，包括天线罩体以及底座，所述底座用于将频率选择表面天线罩安装在天线或者天线阵列上，所述天线罩体的电磁波入射面由一个频率选择表面结构构成，该频率选择表面结构包括上介质层、空气介质层以及下介质层，所述上介质层包括第一介质板和第二介质板，第一介质板的上表面和第二介质板的下表面分别刻蚀有非谐振电感性的金属线栅，第二介质板的上表面刻蚀有谐振层，所述第一介质板与第二介质板之间通过所述谐振层级联，其中：

所述非谐振电感性的金属线栅包括多个线栅单元，每一个线栅单元相互交织成非谐振电感性的金属线栅；

所述谐振层包括多个混合谐振器，每一个混合谐振器均匀分布在所述谐振层上；

所述混合谐振器包括金属片以及耶路撒冷十字单元，所述耶路撒冷十字单元包括一个刻蚀在金属片上的十字镂空槽和八个螺旋缝隙结构单元，该十字镂空槽的每一末端左右两侧分别垂直连通一个螺旋缝隙结构单元；

所述下介质层的结构与上介质层的结构完全相同，所述上介质层通过所述空气介质层与下介质层级联。

优选的，所述螺旋缝隙结构单元包括第一缝隙、第二缝隙、第三缝隙、第四缝隙、第五缝隙和第六缝隙，其中所述第一缝隙、第二缝隙、第三缝隙、第四缝隙、第五缝隙和第六缝隙由外向内垂直连通并弯折形成螺旋结构。

优选的，所述第一缝隙的一端垂直连通至十字镂空槽的末端，第一缝隙的另一端垂直连通至第二缝隙的一端，第二缝隙的另一端垂直连通至第三缝隙的一端，第三缝隙的另一端垂直连通至第四缝隙的一端，第四缝隙的另一端垂直连通至第五缝隙的一端，第五缝隙的另一端垂直连通至第六缝隙上。

优选的，所述第一缝隙、第二缝隙、第三缝隙、第四缝隙、第五缝隙和第六缝隙均为刻蚀在金属片上的细小镂空缝隙，且宽度相同；所述第一缝隙和第二缝隙的长度相同，第三缝隙和第四缝隙的长度相同，第五缝隙和第六缝隙的长度相同。

优选的，所述线栅单元包括第一金属条和第二金属条，所述第一金属条和第二金属条为金属铜条且相互垂直正交。

优选的，所述第一金属条和第二金属条的宽度相同，所述第一金属条和第二金属条的长度相同。

优选的，所述混合谐振器呈正方形结构，所述金属片呈正方形结构。

优选的，所述频率选择表面结构的厚度为9.048mm，其中，上介质层和下介质层的厚度均为1.524mm，所述空气介质层为6mm。

相较于现有技术，频率选择表面天线罩的电磁波入射面由频率选择表面结构构成，用于安装在天线或者天线阵列上，可以作为雷达、卫星等通信系统的多频天线的天线罩。由于频率选择表面结构镶嵌有非谐振电感性的金属线栅和耶路撒冷螺旋缝隙结构，使得天线罩具有良好的频率选择特性以及谐振性能。由于频率选择表面结构的金属线栅和耶路撒冷螺旋缝隙结构都是对称结构，从而保证了天线罩具有良好的极化稳定性。

附图说明

图1是本实用新型频率选择表面天线罩的立体结构示意图；

图2是本实用新型频率选择表面天线罩的频率选择表面结构优选实施例的立体结构图；

图3是频率选择表面结构优选实施例的截面图；

图4是频率选择表面结构中非谐振电感性的金属线栅的一个线栅单元的平面结构图；

图5是频率选择表面结构的谐振层中混合谐振器的平面结构图；

图6是混合谐振器中的螺旋缝隙结构单元的放大结构示意图。

本实用新型目的实现、功能特点及优点将结合实施例，将在具体实施方式部分一并参照附图做进一步说明。

具体实施方式

为更进一步阐述本实用新型为达成上述目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本实用新型的具体实施方式、结构、特征及其功效进行详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

参照图1所示，图1是本实用新型频率选择表面天线罩优选实施例的立体结构示意图。在本实施例中，所述频率选择表面天线罩01包括天线罩体02以及底座03。所述天线罩体02的电磁波入射面由一个频率选择表面结构10构成，所述频率选择表面天线罩01通过所述底座02安装在天线或者天线阵列上，可以作为雷达、卫星等通信系统的多频天线的天线罩。由于频率选择表面结构10的每层金属都是对称结构，从而保证了频率选择表面天线罩01具有良好的极化稳定性。由于频率选择表面结构10镶嵌有非谐振电感性的金属线栅结构与耶路撒冷螺旋缝隙结构组成，使得频率选择表面天线罩01具有良好的频率选择特性。

参照图2和图3所示，图2是本实用新型频率选择表面天线罩的选择表面结构优选实施例的立体结构图；图3是本实用新型频率选择表面天线罩的频率选择表面结构优选实施例的截面图。在本实施例中，所述的频率选择表面结构10包括上介质层1、空气介质层2以及下介质层3，上介质层1通过空气介质层2与下介质层3级联。所述上介质层1包括第一介质板11和第二介质板12，所述第一介质板11位于第二介质板12上。第一介质板11的上表面刻蚀有非谐振电感性的金属线栅13，第二介质板12的下表面也刻蚀有非谐振电感性的金属线栅13，第二介质板12的上表面刻蚀有谐振层14。所述非谐振电感性的金属线栅13包括多个线栅单元130，每一个线栅单元130相互交织成非谐振电感性的金属线栅13。所述谐振层14包括多个混合谐振器15，每一个混合谐振器15均匀分布在谐振层14上。第一介质板11与第二介质板12通过谐振层14级联。

在本实施例中，所述第一介质板11和第二介质板12的板材类型为Rogers RT/Duroid 4350B的介质板，其介电常数和磁导率均分别为：ε_r＝3.48，μ_r＝1。第一介质板11和第二介质板12的板厚均为0.762mm，即h₁＝h₂＝0.762mm。所述金属线栅13优选为金属铜线构成的网格化结构。所述频率选择表面结构10的厚度为h＝2×h₁+2×h₂+h₃＝9.048mm，其中h₁＝h₂，h₃为空气介质层2的厚度，h₃＝6mm。所述上介质层1的厚度为h₁+h₂＝1.524mm，所述下介质层3的厚度为h₁+h₂＝1.524mm。在本实施例中，所述下介质层3的构造和尺寸大小与上介质层1完全相同。

参考图4所示，图4是频率选择表面结构中非谐振电感性的金属线栅的一个线栅单元的平面结构图。在本实施例中，所述非谐振电感性的金属线栅13包括多个线栅单元130，每一个线栅单元130相互交织成非谐振电感性的金属线栅13，每一个线栅单元130包括第一金属条131和第二金属条132，所述第一金属条131和第二金属条132相互垂直正交，所述第一金属条131和第二金属条132的宽度相同，均为W＝0.2mm，所述第一金属条131的长度为D_x＝6mm，所述第二金属条132的长度为D_y＝6mm。由于所述上介质层1和下介质层3的第一介质板11的上表面、第二介质板12的下表面都刻蚀有非谐振电感性的金属线栅13，因此使得频率选择表面结构10具有电感性的波阻抗性能。

参考图5所示，图5是频率选择表面结构的谐振层中的一个混合谐振器的平面结构图。在本实施例中，所述谐振层14包括多个混合谐振器15，所述多个混合谐振器15均匀分布在谐振层14上，混合谐振器15呈正方形结构，长度为D_x＝6mm，宽度为D_y＝6mm。每一个混合谐振器15包括金属片150以及耶路撒冷十字单元151，所述耶路撒冷十字单元151包括一个刻蚀在金属片150上的十字镂空槽151以及八个螺旋缝隙结构单元152，十字镂空槽151的每一末端左右两侧分别垂直连通一个螺旋缝隙结构单元152。如图4所示，黑色部分为金属片150，被黑色部分包围的内部空白部分为十字镂空槽151和八个螺旋缝隙结构单元152。在本实施例中，所述金属片150为正方形的金属铜片，边长为D₁＝3.6mm。十字镂空槽151由两根相互正交的镂空缝隙组成十字型结构，每一根镂空缝隙的宽度均为W₁＝0.5mm，每一根镂空缝隙的长度均为L₁＝2.8mm；由于十字镂空槽151左右两侧分别垂直连通一个螺旋缝隙结构单元152，因此，每一个耶路撒冷十字单元151包括八个螺旋缝隙结构单元152。十字镂空槽151的一个末端与两个连接的螺旋缝隙结构单元152的宽度为L₂＝1.5mm。由于上介质层1和下介质层3的第一介质板11的下表面与第二介质板12的上表面之间镶嵌有谐振层14，该谐振层14包括多个刻蚀在金属片150上的耶路撒冷螺旋缝隙结构组成的混合谐振器15，因此使得本实用新型频率选择表面天线罩01具有良好的谐振性能。由于频率选择表面结构10的金属线栅结构和耶路撒冷螺旋缝隙结构都是对称结构，从而保证了频率选择表面天线罩01具有良好的极化稳定性。

参考图6所示，图6是混合谐振器中的螺旋缝隙结构单元的放大结构示意图。在本实施例中，每一个螺旋缝隙结构单元152由第一缝隙1521、第二缝隙1522、第三缝隙1523、第四缝隙1524、第五缝隙1525和第六缝隙1526构成。第一缝隙1521、第二缝隙1522、第三缝隙1523、第四缝隙1524、第五缝隙1525和第六缝隙1526由外向内垂直连通并弯折形成螺旋结构。具体地，第一缝隙1521的一端垂直连通至十字镂空槽151的末端，第一缝隙1521的另一端垂直连通至第二缝隙1522的一端，第二缝隙1522的另一端垂直连通至第三缝隙1523的一端，第三缝隙1523的另一端垂直连通至第四缝隙1524的一端，第四缝隙1524的另一端垂直连通至第五缝隙1525的一端，第五缝隙1525的另一端垂直连通至第六缝隙1526。

在本实施例中，第一缝隙1521、第二缝隙1522、第三缝隙1523、第四缝隙1524、第五缝隙1525和第六缝隙1526均为刻蚀在金属片150上的细小镂空缝隙，且宽度相同；第一缝隙1521和第二缝隙1522的长度相同，第三缝隙1523和第四缝隙1524的长度相同，第五缝隙1525和第六缝隙1526的长度相同。作为优选实施例，第一缝隙1521、第二缝隙1522、第三缝隙1523、第四缝隙1524、第五缝隙1525和第六缝隙1526的宽度均为W₂＝0.1mm，第一缝隙1521和第二缝隙1522的长度为(L₂-W₁)/2＝0.5mm；第三缝隙1523和第四缝隙1524的长度均为(L₂-W₁)/2-W₂＝0.4mm；第五缝隙1525和第六缝隙1526的长度均为(L₂-W₁)/2-2×W₂＝0.3mm。

本实用新型提出的频率选择表面天线罩的电磁波入射面由频率选择表面结构10构成，用于安装在天线或者天线阵列上，可以作为雷达、卫星等通信系统的多频天线的天线罩。由于频率选择表面结构10镶嵌有非谐振电感性的金属线栅和耶路撒冷螺旋缝隙结构，使得频率选择表面天线罩01具有良好的频率选择特性以及谐振性能。此外，由于频率选择表面结构10的金属线栅和耶路撒冷螺旋缝隙结构都是对称结构，从而保证了频率选择表面天线罩01具有良好的极化稳定性。

以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效功能变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。