CN206727193U - 一种双频双极化低通高阻型频率选择表面 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种双频双极化低通高阻型频率选择表面，包括：介质板，覆盖于介质板的金属单元，金属单元包括：Y型槽，包围Y型槽的贴片，延伸于Y型槽端部的分型枝节。本实用新型提供一种双频双极化低通高阻型频率选择表面，本实用新型着重于在9.4GHz附近产生一个具有角度和极化双重稳定的高性能通带，以及在35GHz附近存在具有角度和极化双重稳定性的高性能阻带。
Description
技术领域
本实用新型属于电磁场与微波技术领域，具体涉及一种双频双极化卡塞格伦天线的反射面。
背景技术
频率选择表面(FSS)是由周期性排列的金属贴片或缝隙组成的空间滤波器，由于成本低，效率高，易于实现，且具有对不同频率、极化、角度的电磁波反射或透射的选择特性，在微波领域被广泛用于天线罩、分频复用的反射面天线、吸波器、极化器、人工电磁材料中。
大气中能量和水的循环是影响全球天气候变化的最重要的因素,其中云是联系这两种循环过程的纽带。而云滴的直径很小，毫米波雷达的波长短，多普勒效果明显，具有极强的速度和空间分辨力；而X波段和Ka波段处在大气窗口，衰减小，探测距离远，用频率选择表面充当毫米波雷达的副反射面，同一副天线发射或接收X波段和Ka波段的电磁波。
市场需要一种频率选择表面着重于在9.4GHz附近产生一个对角度和极化双重稳定的通带，以及在35GHz附近存在具有角度和极化双重稳定性的阻带。
实用新型内容
为解决现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种双频双极化低通高阻型频率选择表面，本实用新型着重于在9.4GHz附近产生一个具有角度和极化双重稳定的高性能通带，以及在35GHz附近存在具有角度和极化双重稳定性的高性能阻带。
为了实现上述目标，本实用新型采用如下的技术方案：
一种双频双极化低通高阻型频率选择表面，包括：介质板，覆盖于介质板的金属单元，金属单元包括：Y型槽，包围Y型槽的贴片，延伸于Y型槽端部的分型枝节。
前述的一种双频双极化低通高阻型频率选择表面，金属单元为多个。
前述的一种双频双极化低通高阻型频率选择表面，金属单元相互之间排列成六边形蜂窝状；一个金属单元周围有六个金属单元。
前述的一种双频双极化低通高阻型频率选择表面，Y型槽组成有：三个单位凹槽，每个单位凹槽互成120°。
前述的一种双频双极化低通高阻型频率选择表面，单位凹槽的长度范围为3.5mm到4mm，厚度为0.035mm。
前述的一种双频双极化低通高阻型频率选择表面，介质板的厚度大于等于2mm。
前述的一种双频双极化低通高阻型频率选择表面，分型枝节的长度范围为0.8mm-1mm，厚度为0.035mm。
前述的一种双频双极化低通高阻型频率选择表面，上述金属贴片间的缝隙具体的范围是0.3mm-0.4mm。
前述的一种双频双极化低通高阻型频率选择表面，金属单元为铜单元。
本实用新型的有益之处在于：本实用新型提供一种双频双极化低通高阻型频率选择表面，该频率选择表面具有透射X波段，反射Ka波段电磁波的特性，同时具有低***损耗，具有好的角度稳定性和极化稳定性；通带内的透波性能好，信号损耗小，阻带的表现好，几乎全反射，可以在卡塞格伦天线上实现X波段和Ka波段的分频副用；本实用新型着重于在9.4GHz附近产生一个具有角度和极化双重稳定的高性能通带，以及在35GHz附近存在具有角度和极化双重稳定性的高性能阻带。本实用新型利用频率选择表面六边形排列方式，单元更紧凑，提高了栅瓣和表面波奇异产生的频率，使频率选择表面有更广的工作频段；本实用新型在入射波偏离法线20°时通带和阻带仍能同时保持很好的极化稳定性和角度稳定性；单层频率选择表面结构简单，成本较低，不同于多层结构加工会造成误差，在实际工程中意义重大；并且这里使用了工程塑料作为介质材料，保证了副反射面的机械强度。
附图说明
图1是本实用新型的一种实施例的正视图；
图2是本实用新型的一种实施例的主视图；
图3为1-40GHz电磁波垂直入射时频率选择表面单元结构的透射及反射系数仿真图；
图4为x波段不同极化不同角度入射时频率选择表面单元结构的透射系数对比图；
图5为Ka波段不同极化不同角度入射时频率选择表面单元结构的透射及反射系数对比图
图中附图标记的含义：
1Y型槽，2分型枝节，3贴片，4介质板。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型作具体的介绍。
一种双频双极化低通高阻型频率选择表面，包括：介质板4，覆盖于介质板4的金属单元，金属单元包括：Y型槽1，包围Y型槽1的贴片3，延伸于Y型槽1端部的分型枝节2。作为一种优选，金属单元为铜单元。
金属单元为多个金属单元；金属单元相互之间排列成六边形蜂窝状；一个金属单元周围有六个金属单元。
Y型槽1组成有：三个单位凹槽，每个单位凹槽互成120°。单位凹槽的长度范围为3.5mm到4mm，厚度为0.035mm。分型枝节2的长度范围为0.8mm-1mm，厚度为0.035mm。一阶Y型槽1边长对应的是低频通带的波长，二阶分型枝节2对应高频阻带。
介质板4采用的是工程塑料abs，介电常数约为2.8，介质板4的厚度大于等于2mm，以保证机械强度。
金属贴片3间的缝隙具体的范围是0.3mm-0.4mm，这样的设计防止被大功率脉冲雷达波击穿。
如图3为1-40GHz电磁波垂直入射时频率选择表面单元结构的透射及反射系数仿真图；从图中可以看出，该频率选择表面具有透射X波段，反射Ka波段电磁波的特性，在9.4G透射系数为-0.218dB,35G为-37.33dB,性能良好，可用于分频复用的反射面天线，具体数据见表1
表1(a)X波段垂直入射时不同极化的透射系数
| 极化 | 谐振点/GHz | 透射系数/dB | -1dB带宽/GHz |
| TE | 9.4 | -0.218 | 2.4 |
| TM | 9.4 | -0.218 | 2.4 |
表1(b)Ka波段垂直入射时不同极化的透射系数
| 极化 | 谐振点/GHz | 透射系数/dB | -30dB带宽/GHz |
| TE | 35 | -37.33 | 1 |
| TM | 35 | -37.11 | 0.9 |
图4为x波段不同极化不同角度入射时频率选择表面单元结构的透射系数，图中所示角度的变化对水平和垂直极化下的透射系数几乎没有影响，透射系数能达到-0.218dB,透射性能优秀，具体数据见表2。
表2 X波段不同极化下不同入射角的的透射系数结果对比
图5为Ka波段不同极化不同角度入射时频率选择表面单元结构的透射及反射系数，图中所示角度的变化对水平和垂直极化下的透射和反射系数影响很小，只有在不同极化且在偏离垂直入射20度角以上时才略有影响，且透射系数在35G附近保持-25dB以下，电磁波几乎全部反射，有很好的抑制性，说明本结构具有好的角度稳定性，极化稳定性，具体数据见表3。
表3 Ka波段不同极化下不同入射角的的透射系数结果对比
本实用新型在y缝单元的基础上，使用单元间最紧凑的六边形方式，减少单元大小，并添加枝节，保证9.4G通带不受角度极化影响的同时在35G附近引入了对角度极化不敏感的传输阻带。采用本实用新型,可实现毫米波气象雷达中起分频复用作用的副反射面,也可用于无线通信、雷达、电子导航与电子对抗等电子设备的天线罩中。
本实用新型提供一种双频双极化低通高阻型频率选择表面，该频率选择表面具有透射X波段，反射Ka波段电磁波的特性，同时具有低***损耗，具有好的角度稳定性和极化稳定性；通带内的透波性能好，信号损耗小，阻带的表现好，几乎全反射，可以在卡塞格伦天线上实现X波段和Ka波段的分频副用；本实用新型着重于在9.4GHz附近产生一个具有角度和极化双重稳定的高性能通带，以及在35GHz附近存在具有角度和极化双重稳定性的高性能阻带。本实用新型利用频率选择表面六边形排列方式，单元更紧凑，提高了栅瓣和表面波奇异产生的频率，使频率选择表面有更广的工作频段；本实用新型在入射波偏离法线20°时通带和阻带仍能同时保持很好的极化稳定性和角度稳定性；单层频率选择表面结构简单，成本较低，不同于多层结构加工会造成误差，在实际工程中意义重大；并且这里使用了工程塑料作为介质材料，保证了副反射面的机械强度。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本实用新型，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本实用新型的保护范围内。
Claims (9)
1.一种双频双极化低通高阻型频率选择表面，其特征在于，包括：介质板，覆盖于上述介质板的金属单元，上述金属单元包括：Y型槽，包围上述Y型槽的贴片，延伸于Y型槽端部的分型枝节。
2.根据权利要求1所述的一种双频双极化低通高阻型频率选择表面，其特征在于，上述金属单元为多个。
3.根据权利要求2所述的一种双频双极化低通高阻型频率选择表面，其特征在于，上述金属单元相互之间排列成六边形蜂窝状；一个金属单元周围有六个金属单元。
4.根据权利要求1所述的一种双频双极化低通高阻型频率选择表面，其特征在于，上述Y型槽组成有：三个单位凹槽，每个单位凹槽互成120°。
5.根据权利要求4所述的一种双频双极化低通高阻型频率选择表面，其特征在于，上述单位凹槽的长度范围为3.5mm到4mm，厚度为0.035mm。
6.根据权利要求1所述的一种双频双极化低通高阻型频率选择表面，其特征在于，上述介质板的厚度大于等于2mm。
7.根据权利要求1所述的一种双频双极化低通高阻型频率选择表面，其特征在于，上述分型枝节的长度范围为0.8mm-1mm，厚度为0.035mm。
8.根据权利要求1所述的一种双频双极化低通高阻型频率选择表面，其特征在于，上述金属贴片间的缝隙具体的范围是0.3mm-0.4mm。
9.根据权利要求1所述的一种双频双极化低通高阻型频率选择表面，其特征在于，上述金属单元为铜单元。
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|---|---|---|---|---|
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| CN115047547A (zh) * | 2022-05-26 | 2022-09-13 | 成都信息工程大学 | 一种双频太赫兹空间波操控器件的构造方法 |
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