【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及無(wú)線通信，具體而言，涉及一種超表面單元及具有其的雙頻段屏蔽的超表面結(jié)構(gòu)。
技術(shù)介紹
1、目前，隨著無(wú)線通信的快速發(fā)展，電磁輻射帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)題越來(lái)越不可忽視，大量互相靠近的無(wú)線設(shè)備還會(huì)產(chǎn)生電磁干擾，以至于影響各個(gè)設(shè)備的工作性能。因此，需要電磁屏蔽來(lái)抑制這些干擾，尤其在一些特定的環(huán)境中，如特殊的研究中心、醫(yī)院、軍事設(shè)施等，屏蔽信號(hào)更是必要的。和靜電屏蔽、靜磁屏蔽不同的是，微波頻段的屏蔽屬于高頻電磁場(chǎng)屏蔽，往往僅需薄薄的一層就可以屏蔽射頻頻段的電磁波。但面對(duì)電磁干擾給設(shè)備和環(huán)境帶來(lái)的各種電磁兼容問(wèn)題，有必要在金屬罩的基礎(chǔ)上引入新的材料和結(jié)構(gòu)，有選擇性的對(duì)電磁波進(jìn)行屏蔽。
2、在過(guò)去的幾十年中，經(jīng)常使用的高性能屏蔽材料包括金屬膜、寬帶吸收體以及超表面等。近年來(lái)，用于調(diào)節(jié)和選擇特定頻率電磁波的人工材料超表面在研究中取得了重大進(jìn)展。頻率選擇表面(frequency?selective?surface：fss)作為一種新型的超表面，具有成本低、屏蔽效果好、加工方便等優(yōu)點(diǎn)。由于頻率選擇表面在雷達(dá)隱身技術(shù)中的重要性，一直備受關(guān)注。目前還主要應(yīng)用在微波器件的電磁屏蔽和車(chē)載通信系統(tǒng)等領(lǐng)域。
3、然而，對(duì)于常規(guī)尺寸的頻率選擇表面單元來(lái)說(shuō)，在大角度斜入射下其性能通常會(huì)有極大變化的情況，進(jìn)而導(dǎo)致其屏蔽性能不夠好以及角度穩(wěn)定性不夠高的問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的主要目的在于提供一種超表面單元及具有其的雙頻段屏蔽的超表面結(jié)構(gòu)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的頻率選擇表面單元在大角
2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本專利技術(shù)的一個(gè)方面，提供了一種超表面單元，包括：介質(zhì)基底；金屬層，設(shè)置在介質(zhì)基底上，金屬層包括外部結(jié)構(gòu)和設(shè)置在外部結(jié)構(gòu)內(nèi)部的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括設(shè)置在外部結(jié)構(gòu)的中心處的主環(huán)段和沿主環(huán)段的周向方向間隔設(shè)置的至少三個(gè)第一金屬段，相鄰兩個(gè)第一金屬段之間均設(shè)有第二金屬段，以使內(nèi)部結(jié)構(gòu)形成閉環(huán)結(jié)構(gòu)；其中，金屬層的相關(guān)參數(shù)可調(diào)節(jié)地設(shè)置。
3、進(jìn)一步地，第一金屬段的長(zhǎng)度取值范圍lm滿足：2.3mm≤lm≤2.5mm。
4、進(jìn)一步地，在相鄰兩個(gè)超表面單元中，兩個(gè)外部結(jié)構(gòu)之間的預(yù)設(shè)間距可調(diào)節(jié)地設(shè)置；其中，預(yù)設(shè)間距s滿足：0.2mm≤s≤0.6mm。
5、進(jìn)一步地，主環(huán)段為圓環(huán)結(jié)構(gòu)，主環(huán)段的半徑取值rs滿足：0.4mm≤rs≤1mm。
6、進(jìn)一步地，第二金屬段包括兩個(gè)圓弧分段，兩個(gè)圓弧分段的一端分別對(duì)應(yīng)與兩個(gè)第一金屬段連接，兩個(gè)圓弧分段的另一端分別設(shè)有固定分段且相互連接，以形成對(duì)稱結(jié)構(gòu)。
7、進(jìn)一步地，圓弧分段的直徑取值la滿足：2mm≤la≤2.2mm；和/或，固定分段為圓形結(jié)構(gòu)，固定分段的半徑取值lb滿足：0.1mm≤lb≤1mm。
8、進(jìn)一步地，外部結(jié)構(gòu)為正六邊形環(huán)狀結(jié)構(gòu)；其中，外部結(jié)構(gòu)的各邊厚度取值w滿足：0.2mm≤w≤0.6mm；和/或，介質(zhì)基底為正六邊形板狀結(jié)構(gòu)，介質(zhì)基底的各邊長(zhǎng)度取值l滿足：8mm≤l≤10mm。
9、進(jìn)一步地，介質(zhì)基底的厚度取值h滿足：2mm≤h≤4mm。
10、進(jìn)一步地，主環(huán)段、第一金屬段和第二金屬段為一體成型結(jié)構(gòu)。
11、根據(jù)本專利技術(shù)的另一方面，提供了一種雙頻段屏蔽的超表面結(jié)構(gòu)，包括多個(gè)上述所提及的超表面單元，多個(gè)超表面單元呈蜂窩型結(jié)構(gòu)排列。
12、應(yīng)用本專利技術(shù)的技術(shù)方案，超表面單元包括介質(zhì)基底和金屬層；金屬層設(shè)置在介質(zhì)基底上，金屬層包括外部結(jié)構(gòu)和設(shè)置在外部結(jié)構(gòu)內(nèi)部的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括設(shè)置在外部結(jié)構(gòu)的中心處的主環(huán)段和沿主環(huán)段的周向方向間隔設(shè)置的至少三個(gè)第一金屬段，相鄰兩個(gè)第一金屬段之間均設(shè)有第二金屬段，以使內(nèi)部結(jié)構(gòu)形成閉環(huán)結(jié)構(gòu)；其中，金屬層的相關(guān)參數(shù)可調(diào)節(jié)地設(shè)置。上述設(shè)置，整個(gè)超表面單元的等效電路的介質(zhì)基底可以等效為阻抗，而金屬層的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部結(jié)構(gòu)可以分別等效為兩個(gè)串聯(lián)諧振的并聯(lián)電路；其中，內(nèi)部結(jié)構(gòu)等效為電感，內(nèi)部結(jié)構(gòu)的主環(huán)段與第二金屬段之間的間距以及主環(huán)段的內(nèi)周壁之間的間距等效為電容，以構(gòu)成一個(gè)串聯(lián)諧振，而通過(guò)調(diào)節(jié)第一金屬段的長(zhǎng)度即可調(diào)節(jié)主環(huán)段與第二金屬段之間的間距，以及調(diào)節(jié)主環(huán)段的半徑大小，以實(shí)現(xiàn)調(diào)整內(nèi)部結(jié)構(gòu)的相關(guān)參數(shù)。這樣，外部結(jié)構(gòu)以用于控制較低頻段，內(nèi)部結(jié)構(gòu)用于控制較高頻段，通過(guò)更換不同相對(duì)介電常數(shù)或不同厚度的介質(zhì)基底，或者通過(guò)調(diào)整金屬層的相關(guān)參數(shù)，以此達(dá)到對(duì)任意目標(biāo)頻段的屏蔽效果，以實(shí)現(xiàn)可選擇性地屏蔽特定頻段的微波信號(hào)，且具有屏蔽性能好、偏振不敏感和極高角度穩(wěn)定性等特點(diǎn)，結(jié)構(gòu)小型化且簡(jiǎn)單美觀，進(jìn)而解決了現(xiàn)有技術(shù)中的頻率選擇表面單元在大角度斜入射下屏蔽性能較差的問(wèn)題。
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1.一種超表面單元，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超表面單元，其特征在于，所述第一金屬段(42)的長(zhǎng)度取值范圍Lm滿足：2.3mm≤Lm≤2.5mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超表面單元，其特征在于，在相鄰兩個(gè)所述超表面單元中，兩個(gè)所述外部結(jié)構(gòu)(30)之間的預(yù)設(shè)間距可調(diào)節(jié)地設(shè)置；其中，所述預(yù)設(shè)間距S滿足：0.2mm≤S≤0.6mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超表面單元，其特征在于，所述主環(huán)段(41)為圓環(huán)結(jié)構(gòu)，所述主環(huán)段(41)的半徑取值Rs滿足：0.4mm≤Rs≤1mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超表面單元，其特征在于，所述第二金屬段(43)包括兩個(gè)圓弧分段(430)，兩個(gè)所述圓弧分段(430)的一端分別對(duì)應(yīng)與兩個(gè)所述第一金屬段(42)連接，兩個(gè)所述圓弧分段(430)的另一端分別設(shè)有固定分段(431)且相互連接，以形成對(duì)稱結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的超表面單元，其特征在于，所述圓弧分段(430)的直徑取值La滿足：2mm≤La≤2.2mm；和/或，
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超表面單元，其特
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超表面單元，其特征在于，所述介質(zhì)基底(10)的厚度取值h滿足：2mm≤h≤4mm。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超表面單元，其特征在于，所述主環(huán)段(41)、所述第一金屬段(42)和所述第二金屬段(43)為一體成型結(jié)構(gòu)。
10.一種雙頻段屏蔽的超表面結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括多個(gè)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的超表面單元，多個(gè)所述超表面單元呈蜂窩型結(jié)構(gòu)排列。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種超表面單元，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超表面單元，其特征在于，所述第一金屬段(42)的長(zhǎng)度取值范圍lm滿足：2.3mm≤lm≤2.5mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超表面單元，其特征在于，在相鄰兩個(gè)所述超表面單元中，兩個(gè)所述外部結(jié)構(gòu)(30)之間的預(yù)設(shè)間距可調(diào)節(jié)地設(shè)置；其中，所述預(yù)設(shè)間距s滿足：0.2mm≤s≤0.6mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超表面單元，其特征在于，所述主環(huán)段(41)為圓環(huán)結(jié)構(gòu)，所述主環(huán)段(41)的半徑取值rs滿足：0.4mm≤rs≤1mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超表面單元，其特征在于，所述第二金屬段(43)包括兩個(gè)圓弧分段(430)，兩個(gè)所述圓弧分段(430)的一端分別對(duì)應(yīng)與兩個(gè)所述第一金屬段(42)連接，兩個(gè)所述圓弧分段(430)的另一端分別設(shè)有固定分段(4...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：彭清越，趙冬，李陽(yáng)，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中國(guó)電信股份有限公司衛(wèi)星通信分公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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