專利名稱：用于過濾多個頻段的表面的制作方法
用于過濾多個頻段的表面技術(shù)領(lǐng)域
本公開涉及一種頻率選擇性表面，也就是說，涉及一種能夠屏蔽屬于一定頻段的電磁波的表面。
背景技術(shù)：
頻率選擇性表面在本領(lǐng)域中通常被稱為FSS。頻率選擇性表面包括一組相同的基本導(dǎo)電圖案，這些導(dǎo)電圖案根據(jù)在介電支撐件的表面上的周期性布局而重復(fù)?；緢D案的形狀和尺寸、周期性布局的布置、以及圖案的導(dǎo)電材料的特性和支撐件的介電材料的特性為決定表面的過濾性能的主要因素。
一種目標(biāo)應(yīng)用涉及建筑物或者建筑物的房間對某些電磁波的選擇性屏蔽。通常期望被過濾的頻率尤其包括GSM類型的移動電話系統(tǒng)的載波頻率(0. 9GHz、1. 8GHz和 2. 1GHz)、以及W1-Fi類型的無線計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的載波頻率(2. 4GHz和5. 4GHz)。
介電支撐件可以為基于環(huán)氧樹脂或者基于塑料的基板，根據(jù)類似于印刷電路制造方法的制造方法，通過沉積導(dǎo)電層在該基板上形成導(dǎo)電圖案。還設(shè)置成例如通過用導(dǎo)電油墨印刷直接在紙類型或者硬紙板類型的支撐件上形成頻率選擇性表面。該最后的實(shí)施方式尤其具有顯著降低這種表面的成本的優(yōu)點(diǎn)。
圖1為示意性地示出頻率選擇性表面的基本導(dǎo)電圖案I的俯視圖。在介電支撐件 10的表面上形成的圖案I為由長度為Ls的三個相同的段12a、段12b和片段12c形成的三極，這三個段從中心14以星形延伸。段12a到段12c兩兩之間(two-by-two)形成約120° 的角。
圖2為示意性地示出通過根據(jù)在介電支撐件10上的周期性布局重復(fù)圖1的基本圖案I而形成的頻率選擇性表面的一部分的俯視圖。通過沿著三極的段12a到段12c的每一個的方向的平移來重復(fù)圖案1，從而使得圖案的各個段的外端與相鄰的圖案的中心分離相同的非零距離Dm。重復(fù)平移直到其覆蓋整個目標(biāo)表面。
由此形成的表面具有諧振頻率，該諧振頻率主要取決于相對于三極的段的長度Ls 和相鄰圖案之間的距離Dm 的參數(shù)。這種表面具有過濾屬于以其諧振頻率為中心的頻段的電磁波的性能。過濾效率還取決于圖案的寬度W和厚度(圖中未示出)，以及介電支撐件10 的厚度(圖中未示出)。
結(jié)合圖1和圖2中所描述的頻率選擇性表面的缺點(diǎn)為，其頻率響應(yīng)取決于電磁波相對于表面的入射角以及入射的電磁波的偏振。
此外，該表面僅能夠過濾以其諧振頻率為中心的單一頻段。因此，為了過濾不同的頻段，例如GSM頻率(約O. 9GHz、1. 8GHz、和2.1GHz )和/或W1-Fi頻率(約2. 4GHz和 5. 4GHz )，需要堆疊適用于各個目標(biāo)頻段的頻率選擇性表面。發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的實(shí)施方式的目的是提供一種克服現(xiàn)有方案的缺點(diǎn)中的至少一些的頻率選擇性表面。本發(fā)明的實(shí)施方式的目的是提供這樣的表面，該表面具有獨(dú)立于入射電磁波的入射角和偏振的過濾性能。本發(fā)明的實(shí)施方式的目的是提供這樣的表面，該表面能夠過濾多個不同的頻段。本發(fā)明的實(shí)施方式的目的是提供這樣的表面，該表面具有相對較低的導(dǎo)電圖案覆蓋率。因此，本發(fā)明的實(shí)施方式提供了一種能夠過濾多個頻段的表面，該表面包括根據(jù) 在介電支撐件上的周期性布局而重復(fù)的一組分開的且相同的基本導(dǎo)電圖案，該基本圖案包括三極，所述三極由從中心以星形延伸的三個相同的段形成；以及兩個分支，所述兩個分支從各個段的中點(diǎn)對稱地延伸，該中點(diǎn)位于各個段的距中心相同的距離處，所述兩個分支的大體方向形成約120°的角并且限定指向外側(cè)的箭頭，與兩個不同的段關(guān)聯(lián)的分支是不交叉的。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，所述三極的所述段的兩兩之間形成約120°的角。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，所述基本圖案還包括從各個段的端部對稱地延伸的兩個相同的第一翼片，所述第一翼片形成約120°的角并且限定朝向圖案的外側(cè)定向的箭頭。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，所述基本圖案還包括從各個分支的自由端延伸的兩個相同的第二翼片，各個第二翼片與分支的大體方向形成約60°的角。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，各個分支的所述第二翼片相互形成約120°的角并且限定朝向圖案的外側(cè)定向的箭頭。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，各個分支的所述第二翼片沿著相同的方向?qū)R，該方向與所述分支起始的所述段的方向相交。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，所述分支包括沿著與所述分支的大體方向相交的方向的至少一個垛口狀延伸。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，通過沿著所述三極的各個段的方向平移來重復(fù)所述基本圖案，使得圖案的各個段的端部與相鄰的圖案的中心分開相同的距離。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，所述表面能夠過濾分別以O(shè). 9GHz、1. 8GHz和2.1GHz為中心的三個頻段。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，所述表面能夠過濾分別以2. 4GHz和5. 4GHz為中心的兩個頻段。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，所述介電支撐件為紙類型或者硬紙板類型的支撐件以及所述導(dǎo)電圖案通過用導(dǎo)電油墨印刷而形成。本發(fā)明的另一實(shí)施方式提供了上述表面過濾位于O. 9GHz到5. 4GHz的范圍內(nèi)的三個頻段的用途，其中，基本圖案的總體尺寸的范圍約為從I厘米到10厘米，調(diào)整這些段、分支和翼片中的每一個的長度以選擇三個目標(biāo)頻段。


結(jié)合附圖在以下具體實(shí)施方式
的非限制性描述中將詳細(xì)討論本發(fā)明的上述的和其他的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)，其中如上文所述，圖1為示意性地示出頻率選擇性表面的基本導(dǎo)電圖案的的俯視如上文所述，圖2為示意性地示出通過重復(fù)圖1的基本圖案而形成的頻率選擇性表面的一部分的俯視圖；圖3為示意性地示出頻率選擇性表面的基本導(dǎo)電圖案的實(shí)施方式的俯視圖；圖4為示意性地示出通過重復(fù)圖3的基本圖案而形成的頻率選擇性表面的一部分的俯視圖；圖5到圖9為示出圖3的基本導(dǎo)電圖案的不同的替選實(shí)施方式的簡化的俯視圖；以及圖10為不出從圖5的基本圖案形成的表面對于具有不同的入射角的基本波的頻率響應(yīng)的圖示。
具體實(shí)施例方式為清楚起見，在不同的附圖中用相同的附圖標(biāo)記標(biāo)示相同的元件，此外，各個附圖不按比例繪制。圖3為示意性地示出頻率選擇性表面的基本導(dǎo)電圖案31的實(shí)施方式的俯視圖。作為示例，導(dǎo)電材料可以為鋁、金、銅、銀、碳、鐵、鉬、石墨或者這些材料中的多個材料的導(dǎo)電合金。通常，材料的導(dǎo)電性越高，通過表面實(shí)現(xiàn)的過濾越好。在介電支撐件10的表面上形成的圖案31包括由長度為Ls的三個近似相同的段12a、段12b和段12c形成的基本三極，這些段從中心14以星形延伸。段12a到段12c兩兩之間形成約120°的角，例如，該角度的范圍為110°和130°之間。圖案31還包括，對于段12a、段12b、段12c中的每一個，兩個基本上相同的分支分別為32al和32a2、32bl和32b2、以及32cl和32c2，相對于段的方向基本上對稱地從段的中點(diǎn)延伸。在該示例中，分支32具有長度為Lb的桿的形狀。在各個段12上，中點(diǎn)大約位于距離中心14相同的距離Db。兩個分支32的大體方向形成約120°的角，例如，該角度的范圍在110°和130°之間，并且限定朝向圖案的外側(cè)定向的箭頭。此外，與兩個不同的段12關(guān)聯(lián)的分支32是不交叉的。圖4為示意性地示出通過根據(jù)在介電支撐件10上的周期性布局重復(fù)圖3的基本圖案31而形成的頻率選擇性表面的實(shí)施方式的一部分的俯視圖。通過沿著基本三極的段12a到段12c的每一個的方向平移來重復(fù)圖案31，從而使得圖案31的各個段的外端與相鄰的圖案31的中心14分離相同的非零距離Dm。重復(fù)平移操作直到整個目標(biāo)表面被覆蓋。應(yīng)當(dāng)注意，選定基本圖案的尺寸和距離Dm的尺寸使得基本圖案是分開的。由此形成的表面的頻率響應(yīng)主要取決于段12的長度Ls、分支32的長度Lb、在段12的分支32的中間起始點(diǎn)和圖案的中心14之間的距離Db、以及在相鄰圖案之間的距離Dm。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，這種表面具有三個主諧振頻率。第一諧振頻率主要取決于段12的長度Ls和相鄰圖案之間的距離Dm。第二諧振頻率主要取決于分支32的長度Lb和在圖案的中心14和段12的中點(diǎn)之間的距離Db，該分支開始于段12的中點(diǎn)。第三諧振頻率取決于所有上述參數(shù)。這種表面具有過濾屬于以其三個主諧振頻率為中心的三個不同的頻段的電磁波的性能。實(shí)際上，模擬軟件用來通過執(zhí)行漸進(jìn)式調(diào)整來測試不同組合的參數(shù)以獲取適用于目標(biāo)頻段的一組參數(shù)。
在圖4的實(shí)施方式中，第一諧振頻率和第二諧振頻率的設(shè)定相對容易，但是難以調(diào)整第三諧振頻率而不改變第一諧振頻率和第二諧振頻率。此外，圖4的表面的三個諧振頻率仍稍微依賴于電磁波的入射角和偏振。圖5為示意性地示出頻率選擇性表面的基本導(dǎo)電圖案51的另一實(shí)施方式的俯視圖。圖案51示出圖3的圖案31的所有元件。圖案51還包括長度為Las的兩個基本相同的翼片，該翼片分別為52al和52a2、52bl和52b2、以及52cl和52c2，這些翼片相對于段的方向基本上對稱地從各個段12的外端延伸。各個段12的翼片52相互形成約120°的角，例如，該角度的范圍在110°和130°之間，并且限定朝向圖案的外側(cè)定向的箭頭。在實(shí)施方式中，圖案51還包括長度為Lab的兩個基本相同的翼片，該翼片分別為54all 和 54al2、54a21 和 54a22、54bll 和 54bl2、54b21 和 54b22、54cll 和 54cl2、以及 54c21和54c22,這些翼片相對于分支的大體方向基本上對稱地從各個分支32的外端(在分支的與其起始的段相對的一側(cè)上)延伸。各個分支32的翼片54相互形成約120°的角，例如， 該角度的范圍在110°和130°之間，并且限定指向外側(cè)的箭頭。該圖案尺寸被選定使得與不同的段或者分支關(guān)聯(lián)的翼片不交叉并且不與圖案的其他段和分支交叉。圖5以虛線示出對應(yīng)于圖案51沿著圖案51的段12a的方向平移的圖案51’的一部分。在該示例中，最接近圖案51的中心14的圖案51’的段的翼片52被定位于通過圖案51的段12b和段12c以及圖案51的分支32b2和分支32cl所限定的空間中。圖案51的中心14與最接近的段12的端部分離非零距離Dm。應(yīng)當(dāng)理解，通過根據(jù)結(jié)合圖4描述的類型的周期性布局沿著其他段12的方向平移，而類似地形成頻率選擇性表面的其他圖案(未示出)。由此形成的表面具有三個不同的主諧振頻率。這三個諧振頻率獨(dú)立于電磁波的入射角和偏振。此外，相對于翼片52和翼片54的長度的附加參數(shù)Las和參數(shù)Lab的引入增大了諧振頻率設(shè)定的可能性?；緢D案的充分的交織被視為有助于確保獨(dú)立于電磁波的入射角和偏振的表面的性能。因此，這將確保使參數(shù)Dm相對于相鄰圖案之間的距離保持相對較低。圖6為示意性地示出圖5的基本導(dǎo)電圖案的替選實(shí)施方式的俯視圖。圖6的圖案61與圖5的圖案的區(qū)別在于與分支32關(guān)聯(lián)的翼片的方向。在圖案61中，與分支32關(guān)聯(lián)的兩個相同的翼片64 (分別為64all和64al2、64a21和64a22、64bll和64bl2、64b21和64b22、64cll和64cl2、以及64c21和64c22)均與分支的大體方向形成約60。的角，例如，該角度的范圍在55°和65°之間，并且沿著相同的方向基本對齊,該方向與段12的方向相交，分支32起始于該段12。如同圖5的圖案51，圖案61提供了具有三個諧振頻率的表面。其尤其能夠獲得與從圖案51獲得的諧振頻率不同的諧振頻率，并且具有與圖案51相同的對于電磁波的方向和偏振的設(shè)定可能性以及相同的不靈敏性。圖7為示意性地示出圖6的基本導(dǎo)電圖案的替選實(shí)施方式的俯視圖。圖7的圖案71與圖6的圖案的區(qū)別為起始于段12的分支的形狀。圖案71包括兩個分支72 (分別為72al和72a2、72bl和72b2、以及72cl和72c2)，這些分支沿著與圖6的圖案的分支32大體相同的方向從各個段12的中點(diǎn)延伸。然而，與圖6的圖案的分支32不同，分支72包括高度為H。的垛口狀延伸，該垛口狀延伸沿著與分支的大體方向近似正交的方向朝向圖案的外側(cè)延伸。如同圖6的圖案61，圖案71提供了具有三個諧振頻率的表面。在分支72上提供的垛口狀延伸能夠更大地改變分支的長度，這增大了諧振頻率設(shè)定可能性。此外，與圖5的圖案51和圖6的圖案61同樣地，從圖案71獲得的表面的諧振頻率對電磁波的方向和偏振不敏感。作為示例，通過根據(jù)結(jié)合圖4描述的類型的周期性布局重復(fù)圖案71，發(fā)明人通過采用以下參數(shù)已經(jīng)獲得能夠屏蔽約O. 9GHz和1. 8GHz的頻率的表面。
權(quán)利要求
1.一種能夠過濾多個頻段的表面，所述表面包括根據(jù)在介電支撐件(10)上的周期性布局而重復(fù)的一組分開的且相同的基本導(dǎo)電圖案(31、51、61、71、81、91),所述基本圖案包括三極，所述三極由從中心(14)以星形延伸的三個相同的段(12)形成；以及兩個分支(32、72)，所述兩個分支從各個段的中點(diǎn)對稱地延伸，所述中點(diǎn)位于各個段(12)的距中心(14)相同的距離(Db)處，所述兩個分支的大體方向形成約120°的角并且限定指向外側(cè)的箭頭，與兩個不同的段(12)關(guān)聯(lián)的所述分支(32、72)是不交叉的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面，其中，所述三極的所述段(12)的兩兩之間形成約120°的角。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的表面，其中，所述基本圖案(51、61、71、81、91)還包括從各個段(12)的端部對稱地延伸的兩個相同的第一翼片(52)，所述第一翼片(52)形成約120°的角并且限定指向所述圖案的外側(cè)的箭頭。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3中任一項所述的表面，其中，所述基本圖案(51、61、71、81、91)還包括兩個相同的第一翼片(54、64),所述第一翼片(54、64)從各個分支(32、72)的自由端延伸，各個第二翼片與所述分支的大體方向形成約60°的角。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的表面，其中，各個分支的所述第二翼片(54)相互形成約120°的角并且限定指向所述圖案的外側(cè)的箭頭。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的表面，其中，各個分支(32、72)的所述第二翼片(64)沿著相同的方向?qū)R，所述方向與所述分支起始的所述段(12)的方向相交。
7.根據(jù)權(quán)利要求1到6中任一項所述的表面，其中，所述分支(72)包括沿著與所述分支的大體方向相交的方向的至少一個垛口狀延伸。
8.根據(jù)權(quán)利要求1到7中任一項所述的表面，其中，通過沿著所述三極的所述各個段(12)的方向平移來重復(fù)所述基本圖案，使得圖案的各個段的端部與相鄰的圖案的中心分離相同的距離(Dm)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1到8中任一項所述的表面，所述表面能夠過濾分別以0.9GHz、1.8GHz和2.1GHz為中心的三個頻段。
10.根據(jù)權(quán)利要求1到8中任一項所述的表面，所述表面能夠過濾分別以2.4GHz和5.4GHz為中心的兩個頻段。
11.根據(jù)權(quán)利要求1到10中任一項所述的表面，其中，所述介電支撐件為紙類型或者硬紙板類型的支撐件以及所述導(dǎo)電圖案通過用導(dǎo)電油墨印刷而形成。
12.—種根據(jù)權(quán)利要求1到11中任一項所述的表面用以過濾位于O. 9GHz到5. 4GHz的范圍內(nèi)的三個頻段的用途，其中，基本圖案的總體尺寸的范圍約為從I厘米到10厘米，調(diào)整所述段、分支和翼片中的每一個的長度以選擇這三個目標(biāo)頻段。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種適用于過濾多個頻段的表面，所述表面包括一組分開的且相同的基本導(dǎo)電單元(31)，所述基本導(dǎo)電單元在介電基板(10)上以周期性布置方式被重復(fù)。所述基本單元包括三極，所述三極由從中心(14)放射狀地延伸的三個相同的段(12)組成；以及兩個臂(32)，所述兩個臂從各個段的中點(diǎn)對稱地延伸，所述中點(diǎn)位于各個段(12)的距所述中心(14)相同的距離(Db)處。所述兩個臂的大體方向形成約120°的角并且限定指向外側(cè)的箭頭，其中，對應(yīng)于兩個不同的段(12)的所述臂(32)不相交。
文檔編號H01Q15/00GK103004023SQ201180021625
公開日2013年3月27日 申請日期2011年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月27日
發(fā)明者法賓·德巴羅斯, 蓋·埃曼-珀托-圖托勒特, 皮埃爾·勒邁特-奧格, 譚-普·王 申請人:格勒諾布爾綜合理工學(xué)院, 紙、紙板和纖維素工業(yè)技術(shù)中心