本发明属于频率选择表面领域,具体而言,涉及一种宽带高透低吸频率选择表面结构。
背景技术:
1、频率选择表面(frequency selective surface,fss)是一种用于控制电磁波传播的结构。它通常由周期性排列的金属元素组成,改变这些元素的几何形状和排列方式可以控制通过它们的电磁波的频率特性。
2、频率选择表面可以用于各种应用,包括天线设计、电磁屏蔽、隐身技术等。通过调整频率选择表面的结构参数,可以实现对特定频率范围的电磁波的透射、反射或吸收,从而实现对电磁波的精确控制。
3、在天线设计中,频率选择表面可以用作天线的增强器或滤波器,帮助天线实现对特定频率范围内的信号的增强或抑制。在隐身技术中,频率选择表面可以用于减小目标物体对雷达波的反射,从而使目标物体在雷达系统中更难被探测到。
4、总的来说,频率选择表面是一种具有重要应用价值的电磁波控制结构,在电磁学、通信、雷达等领域具有广泛的应用前景。
5、传统带通型频率选择表面雷达罩针对单站雷达系统,通过优化设计可实现透过所需频带内电磁波,保证己方雷达正常通信,对于带外频段电磁波,频率选择表面等效为金属将带外频段电磁波沿机翼外形向非威胁方向反射,但是随着反隐技术的不断成熟,双站甚至多站雷达组网出现,原本沿机翼外形进行反射的带外电磁波可能会被其他雷达所探测到,为了解决这一问题,必须将带外电磁波进行吸收,全方位降低电磁散射。
6、授权公告号为cn217387546u的中国专利公开了一种基于金属细线的透明低损耗吸透一体化频率选择表面,自上而下包括顶层损耗层、透明介质层和底层频率选择表面,所述顶层损耗层包括四个第一金属贴片单元和一个第二金属贴片单元,第二金属贴片单元位于顶层损耗层的几何中心位置,所述四个第一金属贴片单元呈中心对称分布在第二金属贴片单元四周并与第二金属贴片单元连接,所述第一金属贴片单元、第二金属贴片单元和底层频率选择表面均采用金属细线构成。
7、授权公告号为cn114614266b的中国专利公开了一种x波段带通的吸透一体频率选择表面结构,包括电阻损耗层、空气层和带通fss传输层,所述电阻损耗层包括设置在介质基底层表面的六边形金属环贴片,该六边形金属环贴片的每个侧边的中心都向内凹进形成s型环电感器,在六边形金属环贴片的顶点处丝网印刷有一层钌电阻浆料,所述钌电阻浆料与六边形金属环贴片一同构成串联rlc电路,并同时与s型环电感器形成的等效lc并联谐振回路再串联。
8、上述技术方案存在以下缺陷:
9、仅涉及垂直入射,其角度稳定性与吸波带宽均可进一步提升。
技术实现思路
1、针对以上缺陷,本发明提供了一种宽带高透低吸频率选择表面结构,包括若干个呈周期性p阵列排布的频率选择表面结构,频率选择表面结构由上至下依次排列的上层损耗层、中间泡沫芯层和下层传输层;
2、所述上层损耗层包括第一介质层,所述第一介质层顶部由外至内依次安装有外层变形方环金属层和内层变形方环金属层,所述外层变形方环金属层四边的中部均焊接有贴片电阻;
3、所述下层传输层包括依次呈交替分布的三层金属结构和两层介质层。
4、进一步地,所述周期p为9mm~12mm。
5、进一步地,所述外层变形方环金属层包括方环结构i和四个外层垂直枝节,四个外层垂直枝节分别一体成型于方环结构i内圈的四个端角处;
6、所述内层变形方环金属层包括方环结构ii和四个内层垂直枝节,四个内层垂直枝节分别一体成型于方环结构ii内圈的四个端角处,且方环结构ii四边的中部均设有缝隙。
7、进一步地,所述方环结构i的长度值为9.5mm~10mm,宽度值为0.2mm~0.5mm,外层垂直枝节的宽度值为0.2mm~0.5mm;
8、方环结构ii的长度值为6mm~8mm,宽度值为0.1mm~0.3mm,内层垂直枝节的宽度值为0.2mm~0.5mm,缝隙的宽度值为1mm~3mm。
9、进一步地,所述贴片电阻的阻值为250ohm~350ohm,第一介质层的介电常数为3.3~3.5,厚度值为0.1mm~0.2mm,中间泡沫芯层为pmi泡沫,介电常数为1.1~1.2,厚度为6mm~8mm。
10、进一步地,所述三层金属结构包括上层金属层、方环缝隙和下层金属层,两层介质层包括第二介质层和第三介质层,并按照上层金属层、第二介质层、方环缝隙、第三介质层和下层金属层的顺序由上至下分布。
11、进一步地,所述上层金属层和下层金属层均包括四个方形贴片与外围网栅,四个方形贴片分别位于外围网栅通过内侧网栅枝节分隔而成的四个方槽内,并与方环缝隙开设的四个方孔耦合,构成二阶带通滤波器。
12、进一步地,所述方孔的长度值为2.5mm~3.5mm,方形贴片的长度值为2.5mm~3.5mm,外围网栅的长度值为9mm~12mm,外围网栅四边的宽度值为0.3mm~0.7mm,内侧网栅枝节的宽度值为0.15mm~0.35mm;
13、第二介质层的介电常数为3.3~3.5,厚度值为1mm~2mm,第三介质层的介电常数为3.3~3.5,厚度值为0.5mm~1.5mm。
14、本发明与现有技术相比具有以下有益效果:
15、损耗层采用双层变形方环级联的形式,兼顾了低频部分的宽带吸波与高频部分的透波的同时,在传输层采用三层频率选择表面级联的方式,拓展了高频部分的透波带宽,从而可以有效的实现全方位降低电磁散射。
1.一种宽带高透低吸频率选择表面结构,其特征在于:包括若干个呈周期性p阵列排布的频率选择表面结构,频率选择表面结构由上至下依次排列的上层损耗层、中间泡沫芯层和下层传输层;
2.如权利要求1所述的一种宽带高透低吸频率选择表面结构,其特征在于:所述周期p为9mm~12mm。
3.如权利要求1所述的一种宽带高透低吸频率选择表面结构,其特征在于:所述外层变形方环金属层包括方环结构i和四个外层垂直枝节,四个外层垂直枝节分别一体成型于方环结构i内圈的四个端角处;
4.如权利要求3所述的一种宽带高透低吸频率选择表面结构,其特征在于:所述方环结构i的长度值为9.5mm~10mm,宽度值为0.2mm~0.5mm,外层垂直枝节的宽度值为0.2mm~0.5mm;
5.如权利要求1所述的一种宽带高透低吸频率选择表面结构,其特征在于:所述贴片电阻的阻值为250ohm~350ohm,第一介质层的介电常数为3.3~3.5,厚度值为0.1mm~0.2mm,中间泡沫芯层为pmi泡沫,介电常数为1.1~1.2,厚度为6mm~8mm。
6.如权利要求1所述的一种宽带高透低吸频率选择表面结构,其特征在于:所述三层金属结构包括上层金属层、方环缝隙和下层金属层,两层介质层包括第二介质层和第三介质层,并按照上层金属层、第二介质层、方环缝隙、第三介质层和下层金属层的顺序由上至下分布。
7.如权利要求6所述的一种宽带高透低吸频率选择表面结构,其特征在于:所述上层金属层和下层金属层均包括四个方形贴片与外围网栅,四个方形贴片分别位于外围网栅通过内侧网栅枝节分隔而成的四个方槽内,并与方环缝隙开设的四个方孔耦合,构成二阶带通滤波器。
8.如权利要求7所述的一种宽带高透低吸频率选择表面结构,其特征在于:所述方孔的长度值为2.5mm~3.5mm,方形贴片的长度值为2.5mm~3.5mm,外围网栅的长度值为9mm~12mm,外围网栅四边的宽度值为0.3mm~0.7mm,内侧网栅枝节的宽度值为0.15mm~0.35mm;