一种频率选择表面结构的制作方法

本发明涉及天线技术领域，具体涉及一种频率选择表面结构。

背景技术：

当今世界，无线通讯飞速发展，使得频谱资源越来越稀少，电子设备在日常生活中的应用越来越普遍，无用的电磁干扰越来越多，使得电磁环境日趋恶化，信号干扰也越来越严重。

频率选择表面（frequencyselectivesurface，fss）是由相同的孔径或贴片单元在介质层上按照二维周期性排列构成的单层或多层准平面结构，频率选择表面可以作为一个空域滤波器，使得fss在工程领域有很大的应用价值，而且fss应用广泛，涉及到电磁领域的各个方面。fss作为解决电磁干扰问题的一种重要手段，fss的研究受到各界学者的追捧。现有的单屏圆形环频率选择表面中，当s21|<-10db的情况下，其工作带宽为12ghz-19.82ghz。

现在多采用单屏fss和双拼fss来解决电磁干扰的问题，但是，这种结构的fss工作带宽较窄、极化稳定性和入射角稳定性差。

技术实现要素：

本发明提供了一种极化稳定性好且入射角稳定性也好的频率选择表面结构。

本方案中的频率选择表面结构，包括第一介质板和第二介质板，所述第一介质板位于第二介质板上面，所述第一介质板上表面设有交叉环贴片，所述第一介质板与第二介质板之间设有圆形环贴片，所述第二介质板下表面设有交叉环贴片，所述两片交叉环贴片以圆形环贴片为中心对称分布，所述第一介质板与第二介质板上下重叠在一起。

本方案的原理是：电磁波入射到频率选择表面上，会在每个贴片单元上激励出感应电流，从而产生散射场，这些散射场和入射场互相叠加，就形成了有空间滤波特性的总场，电磁波一部分能量被贴片单元吸收作为维持电子振荡状态的动能，电磁波另一部分能量透过频率选择表面，继续传播，这样对电磁波进行了一个滤波作用，从而得到需要的频选特性。

本方案的有益效果：1.两片交叉环贴片以圆形环贴片为中心对称分布，使入射信号的角度更稳定，同时极化更稳定；2.对称结构的三层贴片单元提高了频率选择表面的工作带宽。

进一步，所述交叉环贴片包括相结合的交叉偶极子和方形环结构。

交叉环贴片拥有较宽，保证入射信号在介质底板处产生极化的稳定性。

进一步，所述圆形环贴片的内径为2.24mm，所述圆形环贴片的外径为2.74mm。

圆形环贴片对频率选择表面的工作带宽具有一定影响，保证频率选择表面具有较宽的工作带宽。

进一步，所述介质底板的相对介电常数为2.85。

介质底板为理想的介质材料，保证产生电极化，保证极化稳定性。

进一步，所述交叉环贴片的交叉偶极子将方形环结构分隔成四个边长为2.25mm的方形格，所述交叉偶极子的宽度为0.5mm。

交叉环贴片的带宽可拓宽频率选择表面的工作带宽，让频率选择表面的工作带宽达到二倍频程。

进一步，所述介质底板的长为5.7mm，所述介质底板的宽为5.5mm，所述介质底板的厚度为0.5mm。

保证环贴片能够覆盖在介质底板上，并保证介质底板的尺寸稍微大于环贴片的尺寸。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图；

图2为图1中交叉环贴片结构示意图；

图3为图1中圆形环贴片结构示意图；

图4为对比例中结构示意图；

图5为图4中十字贴片结构示意图；

图6为对比例的te极化模式传输系数曲线图；

图7为对比例的tm极化模式传输系数曲线图；

图8为实施例的te极化模式传输系数曲线图；

图9为实施例的tm极化模式传输系数曲线图；

图10为不同入射角度下实施例结构的频率响应特性曲线图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

说明书附图中的附图标记包括：第一介质板1、交叉环贴片2、圆形环贴片3、十字贴片4、第二介质板5。

实施例

如图1所示：第一介质板、第二介质板、交叉环贴片和圆形环贴片形成三屏上下对称的频率选择表面结构，介质底板的相对介电常数为2.85，第一介质板上表面设置有交叉环贴片，第一介质板与第二介质板之间设置圆形环贴片，第二介质板下表面设置交叉环贴片，第一介质板与第二介质板上下重叠在一起。

如图2所示的交叉环贴片，包括交叉偶极子和方形环结构，交叉偶极子的宽度为0.5mm，交叉偶极子将方形环结构分隔成四个边长为2.25mm的小方块，交叉环结构设置在介质底板上，介质底板的长为5.7mm，介质底板的宽为5.5mm，介质底板的厚度为0.5mm。

如图3所示的圆形环贴片，圆形环贴片设置在介质底板上，圆形环贴片的内径为2.24mm，圆形环贴片的外径为2.54mm。

通过hfss对本实施例的结构进行仿真，得到如图8至图10所示的仿真结果图。

从图8和图9可知，当电磁波以te极化模式入射时，在|s21|<-10db的情况下，其工作带宽为10.73ghz-35.71ghz；当电磁波以tm极化模式入射时，在|s21|<-10db的情况下，其工作带宽为10.55ghz-36.01ghz，其相对于te极化模式的带宽宽了一些，说明其极化稳定性很好。

当电磁波以tm极化模式入射时，不同的入射角对三屏对称频率选择表面的频率响应特性的影响，其结果如图10所示。从图中可以看出，随着入射角度从增加到，三屏对称频率选择表面的带宽逐渐减小，但其仍然满足带宽大于二倍频程。

对比例

与实施例的区别在于，本对比例中三层的介质底板未对称设置，即三层介质底板构成三屏上下不对称的频率选择表面结构，其结构如图4所示。其第一层介质底板上设置的是圆形环贴片，圆形环贴片的尺寸与实施例中圆形环贴片的尺寸相同；第二层介质底板上设置的是十字型贴片，如图5所示，其臂长为2.5mm，宽度为0.5mm；第三层介质底板上设置的是交叉环贴片，交叉环贴片的尺寸与实施例中的交叉环贴片的尺寸相同。介质底板的材料均采用的是理想介质材料，其相对介电常数=2.85，边长5.7mm，厚度0.5mm。

通过hfss对本对比例的结构进行仿真，得到如图6和图7所示的仿真结果图。

从图6和图7中可知，当电磁波以te极化模式入射时，在|s21|<-10db的情况下，其工作带宽为12.57ghz-37.5ghz；当电磁波以tm极化模式入射时，在|s21|<-10db的情况下，其工作带宽为12.65ghz-36.15ghz。可见，对于这个三屏不对称频率选择表面结构，电磁波以tm极化模式入射时的特性曲线和以te极化模式入射时有基本相同的效果。同时，其工作带宽很宽，已经满足了二倍频程这一设计要求。但由于该结构上下是不对称的，入射角的稳定性不好。

对比实施例与对比例的各个仿真结果图可知，对称结构的介质底板，使入射信号的角度更稳定，同时极化更稳定，对称结构的三层介质底板提高了频率选择表面的工作带宽。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。