一种超宽带外抑制带宽频选材料结构的制作方法

本发明属于功能性电磁材料，更具体地，涉及一种超宽带外抑制带宽频选材料结构。

背景技术：

1、目前，现有的频选材料相比于理想带通滤波结构，由于周期单元结构存在明显的杂散分布电容电感，导致带外抑制带宽较小，通带1～2倍频程处会产生杂散通带，杂散通带处的带外抑制特性消失，杂散通带的存在还将导致非杂散通带频段内的抑制度降低，频选材料的隐身性能和电磁防护性能显著降低。

2、而杂散分布电容电感产生的主要机理是周期单元的容性结构串联(或并联)杂散感性结构、周期单元的感性结构并联(或串联)容性杂散结构，导致除了主谐振回路外还存在谐振产生杂散通带。

技术实现思路

1、针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提出了一种超宽带外抑制带宽频选材料结构，基于4臂螺旋感性频选层和平板容性频选层周期单元结构并精确控制两者间的耦合度，通过将传统容性、感性周期结构的分布参数降低1个数量级以上，大幅提升了频选材料的带外抑制带宽(1～2个频程提升到5个频程以上)，有效提升频选材料对带外电磁波能量的抑制频宽，从而提升频选材料使用效能。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种超宽带外抑制带宽频选材料结构，由周期性排列的平面周期性结构构成，平面周期性结构由依次排列的外层的第一田字形金属箔、第一介质层、第二田字形金属箔、第二介质层以及复合型非曲线螺旋结构金属箔构成；

3、其中，第一田字形金属箔由四个大小相等的方形金属箔构成，方形金属箔的两条边缘与平面周期性结构的两条边缘重合，各方形金属箔间的间隙等距离；

4、第二田字形金属箔为方形金属箔，第二田字形金属箔的方形金属箔边长为第一田字形金属箔内方形金属箔边长的两倍，第二田字形金属箔的四边缘距离平面周期性结构的边界距离相等，间距为第一田字形金属箔的方形金属箔间间距的一半；

5、复合型非曲线螺旋结构金属箔由非曲线螺旋结构平面金属线经平面周期性结构中心旋转90°、180°、270°构成，非曲线螺旋结构平面金属线共计4个。

6、在一些可选的实施方案中，第一介质层和第二介质层均采用低损耗树脂基增强材料，第一介质层和第二介质层的介电常数均为2.5～3.5，损耗正切均小于0.005。

7、在一些可选的实施方案中，假设螺旋结构的线宽和线间距为w0，非曲线螺旋结构平面金属线中心点坐标a为(0，0)，其余拐角处坐标分别为：b(0，-2*w0)，c(4*w0，-2*w0)，d(4*w0，6*w0)，e(-8*w0，6*w0)，f(-8*w0，-10*w0)，g(12*w0，-10*w0)，h(12*w0，14*w0)，i(-16*w0，14*w0)，j(-16*w0，18*w0)，k(16*w0，-18*w0)。

8、在一些可选的实施方案中，w0典型线宽为0.1mm，此时典型平面周期性结构尺寸为36*w0。

9、在一些可选的实施方案中，第一田字形金属箔、第二田字形金属箔及复合型非曲线螺旋结构金属箔厚均为(35μm±2μm)。

10、在一些可选的实施方案中，将平面周期性结构在水平面两个方向上周期性排列构成频率材料。

11、总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

12、针对平台电子设备频选天线罩超宽带外抑制带宽设计需求，本发明提出了一种基于低杂散分布参数周期单元结构的超宽带外抑制带宽频选材料结构，其中容性频选层采用平板电容结构、感性频选层采用螺旋感性结构，控制容性频选层与感性频选层之间的耦合强度，通过将传统容性、感性周期结构的分布参数降低1个数量级以上，大幅提升了频选材料的带外抑制带宽(1～2个频程提升到5个频程以上)，有效提升频选材料对带外电磁波能量的抑制频宽，从而提升频选材料使用效能。另外，本发明频选平面周期性结构具有明显的单元尺寸小型化效果，平面周期性结构相对尺寸(相对于谐振通带波长)为λ/83，可用于uhf、l波段频选材料的设计。

技术特征：

1.一种超宽带外抑制带宽频选材料结构，其特征在于，由周期性排列的平面周期性结构构成，平面周期性结构由依次排列的外层的第一田字形金属箔、第一介质层、第二田字形金属箔、第二介质层以及复合型非曲线螺旋结构金属箔构成；

2.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，第一介质层和第二介质层均采用低损耗树脂基增强材料，第一介质层和第二介质层的介电常数均为2.5～3.5，损耗正切均小于0.005。

3.根据权利要求2所述的结构，其特征在于，假设螺旋结构的线宽和线间距为w0，非曲线螺旋结构平面金属线中心点坐标a为(0，0)，其余拐角处坐标分别为：b(0，-2*w0)，c(4*w0，-2*w0)，d(4*w0，6*w0)，e(-8*w0，6*w0)，f(-8*w0，-10*w0)，g(12*w0，-10*w0)，h(12*w0，14*w0)，i(-16*w0，14*w0)，j(-16*w0，18*w0)，k(16*w0，-18*w0)。

4.根据权利要求3所述的结构，其特征在于，w0典型线宽为0.1mm，此时典型平面周期性结构尺寸为36*w0。

5.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，第一田字形金属箔、第二田字形金属箔及复合型非曲线螺旋结构金属箔厚均为(35μm±2μm)。

6.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，将平面周期性结构在水平面两个方向上周期性排列构成频率材料。

技术总结
本发明公开了一种超宽带外抑制带宽频选材料结构，属于功能性电磁材料技术领域，其中容性频选层采用平板电容结构、感性频选层采用螺旋感性结构，控制容性频选层与感性频选层之间的耦合强度，通过将传统容性、感性周期结构的分布参数降低1个数量级以上，大幅提升了频选材料的带外抑制带宽(1～2个频程提升到5个频程以上)，有效提升频选材料对带外电磁波能量的抑制频宽，从而提升频选材料使用效能。另外，本发明频选平面周期性结构具有明显的单元尺寸小型化效果，平面周期性结构相对尺寸(相对于谐振通带波长)为λ/83，可用于UHF、L波段频选材料的设计。

技术研发人员：邓峰,徐青,丁凡,陈亮,李善波,陈立杰
受保护的技术使用者：中国舰船研究设计中心
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14