一種單層雙頻組合單元及含有該單元的頻率選擇表面制造技術(shù)

一種單層雙頻組合單元及含有該單元的頻率選擇表面，涉及頻率選擇表面技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明專利技術(shù)是為了解決現(xiàn)有的雙頻頻率選擇表面結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制作調(diào)試?yán)щy的問題。本發(fā)明專利技術(shù)所述的一種單層雙頻組合單元由4個方形環(huán)路與交叉十字振子排列組成，將獲得雙頻帶頻率選擇特性。一種含有單層雙頻組合單元的頻率選擇表面，由多個單層雙頻組合單元相互之間緊密排列組成，對于垂直極化和水平極化時的不同入射角具有良好的穩(wěn)定性。本發(fā)明專利技術(shù)能夠應(yīng)用于雙頻設(shè)備。

Single layer dual frequency combination unit and frequency selective surface comprising the same

The invention relates to a single layer dual frequency combination unit and a frequency selective surface comprising the element, relating to the frequency selective surface technology field. The invention aims to solve the problems of complicated structure and difficult manufacture and debugging of the existing dual frequency selective surfaces. The single layer dual frequency combination unit is composed of 4 square loops and crossed cross vibrators, and the dual frequency band selection characteristics are obtained. Contains a single frequency element frequency selective surface, consisting of more than one single unit between closely spaced frequency, has good stability for different vertical and horizontal polarizations at the corner. The invention can be applied to dual frequency equipment.

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種單層雙頻組合單元及含有該單元的頻率選擇表面
本專利技術(shù)屬于頻率選擇表面

技術(shù)介紹
頻率選擇表面是一種能夠?qū)﹄姶挪ǖ念l率進行選擇的二維周期結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)由介質(zhì)基板和金屬周期結(jié)構(gòu)層組成，頻率選擇特性建立在其周期結(jié)構(gòu)之上。隨著科學(xué)技術(shù)和經(jīng)濟的發(fā)展，各種信息設(shè)備之間的電磁傳輸、精密儀器抗電磁干擾、人體防電磁輻射等均要求對電磁信號實現(xiàn)傳輸控制或吸收損耗。具有帶通或帶阻特性的頻率選擇表面已廣泛應(yīng)用于通信、雷達(dá)、電磁兼容等多個領(lǐng)域。新型周期單元的設(shè)計與應(yīng)用是頻率選擇表面的發(fā)展趨勢。常規(guī)的頻率選擇表面如交叉偶極子或Y形結(jié)構(gòu)僅有一個諧振頻率，不能滿足雙頻工作特性。為了能夠應(yīng)用于雙頻設(shè)備，近年來已經(jīng)開始研究雙頻頻率選擇表面。目前已有幾種獲得雙頻帶特性的方法，如包含相同模式或互補模式的多層周期結(jié)構(gòu)，就可以獲得多個諧振頻率。另一種實現(xiàn)多諧振頻率的方法是使用分形單元，一些螺旋結(jié)構(gòu)能夠產(chǎn)生多個中心頻率。現(xiàn)有的雙頻頻率選擇表面多為多層復(fù)合結(jié)構(gòu)，具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制作調(diào)試?yán)щy等缺點。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)是為了解決現(xiàn)有的雙頻頻率選擇表面結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制作調(diào)試?yán)щy的問題，現(xiàn)提供一種單層雙頻組合單元及含有該單元的頻率選擇表面。一種單層雙頻組合單元包括：基板1、交叉十字振子2和4個方形環(huán)路3；基板1上表面呈正方形，交叉十字振子2和4個方形環(huán)路3均固定在基板1上表面，交叉十字振子2的四路分支分別與基板1的兩條中線重合，并將基板1平均分成四部分，4個方形環(huán)路3分別位于基板1上四部分的中央，方形環(huán)路3包括首尾相接的四條邊，方形環(huán)路3的邊與基板1的邊相互平行，每條邊包括兩個方形凹口4，方形凹口4的寬度小于兩個方形凹口4之間的距離，兩個方形凹口4將所在邊等分為三段。基板1的邊長D為14.1-14.6mm。交叉十字振子2包括兩個條狀結(jié)構(gòu)，兩個條狀結(jié)構(gòu)相互垂直設(shè)置，且中點相交，每個條狀結(jié)構(gòu)的長度L2為13-13.5mm，寬度W2為0.2-0.4mm。方形環(huán)路3的邊長L1為5.8-6.2mm，寬度W1為0.2-0.4mm，兩個方形凹口4之間的距離S2為1-1.5mm，方形凹口4的寬度S3為0.2-0.4mm，方形凹口4的深度D1為0.8-1mm。交叉十字振子2和方形環(huán)路3之間的距離S4為0.4-0.6mm。含有上述單層雙頻組合單元的頻率選擇表面，包括多個單層雙頻組合單元，多個單層雙頻組合單元相互之間緊密排列。本專利技術(shù)所述的一種單層雙頻組合單元，一種單層雙頻組合單元由4個方形環(huán)路與交叉偶極子排列組成，將獲得雙頻帶性能。為了增加它的電長度以使其在相同尺寸的較低頻率下工作，把方形環(huán)路的每條邊折疊在它的內(nèi)部，即構(gòu)成了方形凹口。當(dāng)結(jié)構(gòu)尺寸減小時，極化穩(wěn)定性相應(yīng)提高。本專利技術(shù)測試了工作頻率為6.3GHz和8.0GHz的含有一種單層雙頻組合單元的雙頻帶阻頻率選擇表面，該雙頻帶阻頻率選擇表面是由多個單層雙頻組合單元相互之間緊密排列組成，對于不同的極化和入射角具有良好的穩(wěn)定性。附圖說明圖1為具體實施方式一所述的一種單層雙頻組合單元的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為含有一種單層雙頻組合單元的頻率選擇表面的仿真?zhèn)鬏斚禂?shù)曲線圖；圖3為一種單層雙頻組合單元的等效電路圖；圖4為一種單層雙頻組合單元的電流分布示意圖；圖5為傳輸系數(shù)隨交叉十字振子長度的變化曲線圖；圖6為測量得到的傳輸系數(shù)曲線圖；圖7為具體實施方式三所述的含有一種單層雙頻組合單元的頻率選擇表面的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實施方式具體實施方式一：參照圖1具體說明本實施方式，本實施方式所述的一種單層雙頻組合單元，包括：基板1、交叉十字振子2和4個方形環(huán)路3；基板1上表面呈正方形，交叉十字振子2和4個方形環(huán)路3均固定在基板1上表面，交叉十字振子2的四路分支分別與基板1的兩條中線重合，并將基板1平均分成四部分，4個方形環(huán)路3分別位于基板1上四部分的中央，方形環(huán)路3包括首尾相接的四條邊，方形環(huán)路3的邊與基板1的邊相互平行，每條邊包括兩個方形凹口4，方形凹口4的寬度小于兩個方形凹口4之間的距離，兩個方形凹口4將所在邊等分為三段。一種單層雙頻組合單元由4個方形環(huán)路3與交叉十字振子2排列組成，將獲得雙頻帶性能。為了增加它的電長度以使其在相同尺寸的較低頻率下工作，把方形環(huán)路3的每條邊折疊在它的內(nèi)部，即構(gòu)成了方形凹口4。頻率選擇表面是一個平面結(jié)構(gòu)，這個平面結(jié)構(gòu)是由介質(zhì)基板上的周期性金屬貼片構(gòu)成。具體實施方式二：參照圖1具體說明本實施方式，本實施方式是對具體實施方式一所述的一種單層雙頻組合單元作進一步說明，本實施方式中，基板1的邊長D為14.1-14.6mm，交叉十字振子2包括兩個條狀結(jié)構(gòu)，兩個條狀結(jié)構(gòu)相互垂直設(shè)置，且中點相交，每個條狀結(jié)構(gòu)的長度L2為13-13.5mm，寬度W2為0.2-0.4mm，方形環(huán)路3的邊長L1為5.8-6.2mm，寬度W1為0.2-0.4mm，兩個方形凹口之間的距離S2為1-1.5mm，方形凹口的寬度S3為0.2-0.4mm，方形凹口的深度D1為0.8-1mm，交叉十字振子2和方形環(huán)路3之間的距離S4為0.4-0.6mm，方形凹口4外邊至其相鄰邊的距離為S1mm。表I給出了一組優(yōu)選的單層雙頻組合單元的尺寸參數(shù)，如下：表I頻率選擇表面的尺寸參數(shù)參數(shù)L1L2S1S2S3數(shù)值(mm)613.21.21.20.3參數(shù)S4W1W2D1D數(shù)值(mm)0.50.30.30.914.4利用表I中給出的參數(shù)對頻率選擇表面進行了仿真。不同入射角和極化條件下的仿真頻率響應(yīng)曲線如圖2所示，其中(a)表示垂直極化，(b)表示平行極化。從圖2中可以看到頻率選擇表面工作在兩個頻率6.3GHz和8.0GHz。在垂直極化時，以15°、30°、45°和60°的角度入射，第一個諧振頻率分別偏移了0MHz、50MHz、100MHz、100MHz。在平行極化時，以60°的角度入射，第二個諧振頻率偏移約為100MHz。為了說明諧振機理，該頻率選擇表面的等效電路如圖3所示。如果Lp是已知的，用ωz1、ωz2和ωp2通過公式(1)-(3)計算出Cp、Cs和Ls，Lp可以通過迭代計算得到。ωz1、ωz2和ωp2是等效電路阻抗的零點和極點。從圖2可以看出ωz1、ωz2和ωp2分別為6.3GHz，8.0GHz和6.7GHz(ωp1是0)。結(jié)果為Lp＝52nH，Cp＝10.5nH，Cs＝0.42nH，Ls＝1.1pH。圖3中的等效電路可以通過圖4所示的兩個諧振頻率的電流分布進行驗證。在圖4(a)中，電流分布主要在交叉十字振子的一個臂上以及方形環(huán)路的兩條鄰邊上，而這些構(gòu)成Lp和Ls的一部分。在圖4(b)中，電流僅分布在方形回路上，等效為Ls。由于交叉十字振子僅僅影響Lp，它主要影響第一個諧振頻率ωz1。如圖4所示，交叉十字振子僅在第一個諧振頻率上有電流分布，而方形環(huán)路在兩個中心頻率上均有電流分布，因此可以得出結(jié)論：交叉十字振子主要影響第一個諧振頻率。為了證明這一結(jié)論，圖5給出了參數(shù)L2從13.2mm變?yōu)?2.0mm和10.8mm時的頻率響應(yīng)曲線圖。在圖5中，第一個諧振頻率從6.3GHz大幅的變?yōu)?.7GHz，然后再變?yōu)?.2GHz。而第二個諧振頻率變化僅僅從8.0GHz變化到8.1GHz，再變化到8.2GHz。因此可以得出結(jié)論：L2主要影響第一個諧振頻率。具體實施方式三：參照圖7具體說明本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種單層雙頻組合單元，其特征在于，包括：基板(1)、交叉十字振子(2)和4個方形環(huán)路(3)；基板(1)上表面呈正方形，交叉十字振子(2)和4個方形環(huán)路(3)均固定在基板(1)上表面，交叉十字振子(2)的四路分支分別與基板(1)的兩條中線重合，并將基板(1)平均分成四部分，4個方形環(huán)路(3)分別位于基板(1)上四部分的中央，方形環(huán)路(3)包括首尾相接的四條邊，方形環(huán)路(3)的邊與基板(1)的邊相互平行，每條邊包括兩個方形凹口(4)，方形凹口(4)的寬度小于兩個方形凹口(4)之間的距離，兩個方形凹口(4)將所在邊等分為三段。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種單層雙頻組合單元，其特征在于，包括：基板(1)、交叉十字振子(2)和4個方形環(huán)路(3)；基板(1)上表面呈正方形，交叉十字振子(2)和4個方形環(huán)路(3)均固定在基板(1)上表面，交叉十字振子(2)的四路分支分別與基板(1)的兩條中線重合，并將基板(1)平均分成四部分，4個方形環(huán)路(3)分別位于基板(1)上四部分的中央，方形環(huán)路(3)包括首尾相接的四條邊，方形環(huán)路(3)的邊與基板(1)的邊相互平行，每條邊包括兩個方形凹口(4)，方形凹口(4)的寬度小于兩個方形凹口(4)之間的距離，兩個方形凹口(4)將所在邊等分為三段。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單層雙頻組合單元，其特征在于，基板(1)的邊長D為14.1-14.6mm。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單層雙頻組合單元，其特征...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：索瑩，李偉，陳建中，王洪永，劉艷，
申請(專利權(quán))人：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：黑龍江,23