低損耗微單元低通頻率選擇表面天線罩及制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于頻率選擇表面復(fù)合結(jié)構(gòu)材料領(lǐng)域，具體涉及一種低損耗微單元低通頻率選擇表面天線罩及制作方法，可用于超短波頻段電子接收設(shè)備隱身設(shè)計(jì)。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)頻選材料一般為平面結(jié)構(gòu)，頻選材料通過平面內(nèi)薄金屬片之間的邊緣耦合產(chǎn)生結(jié)構(gòu)分布電容和電感，由于金屬片邊緣的耦合效率極低，導(dǎo)致頻選材料周期單元尺寸相對(duì)于諧振波長(zhǎng)較大，由一般的電磁諧振理論可知，周期單元尺寸大必然對(duì)應(yīng)一個(gè)較低的諧振頻率，亦即頻選材料除主諧振頻率外，在較低的頻段內(nèi)(1GHz左右)還存在多階諧振通帶。多階諧振通帶的存在導(dǎo)致傳統(tǒng)的VHF/UHF頻段電子設(shè)備的頻選隱身罩往往只能采用多阻帶集成頻率選擇表面方案，即采用多層具有不同阻帶頻率的帶阻頻率選擇表面復(fù)合構(gòu)成低通頻率選擇表面；由于需要采用多層電磁表面結(jié)構(gòu)，電磁波穿過上述頻率選擇表面時(shí)，電磁波受到各阻帶頻選表面的散射而衰減，進(jìn)而導(dǎo)致整個(gè)低通頻選表面的插入損耗較大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有多阻帶復(fù)合低通頻選表面由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，導(dǎo)致對(duì)帶內(nèi)電磁波插入損耗過大的技術(shù)問題，提出了一種低損耗微單元低通頻率選擇表面天線罩及制作方法，該天線罩采用單頻選層天線罩即可實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)有低通頻選表面在8?18GHz頻段范圍內(nèi)類似的電磁波反射能力，可以顯著降低頻選天線罩的插入損耗；該制作方法簡(jiǎn)單。
[0004]本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的:
一種低損耗微單元低通頻率選擇表面天線罩，包括沿厚度方向依次設(shè)置的第一蒙皮層、第一泡沫層、第二蒙皮層、第一導(dǎo)電金屬層、介質(zhì)層、第二導(dǎo)電金屬層、第三蒙皮層、第二泡沫層、第四蒙皮層；
第一蒙皮層、第一泡沫層、第二蒙皮層構(gòu)成第一夾層，第三蒙皮層、第二泡沫層、第四蒙皮層構(gòu)成第二夾層，第一導(dǎo)電金屬層、介質(zhì)層、第二導(dǎo)電金屬層構(gòu)成頻選層，第一夾層和第二夾層構(gòu)成的玻璃鋼復(fù)合材料夾層將頻選層夾緊；
所述第一導(dǎo)電金屬層包括一個(gè)以上的均勻設(shè)置的沿水平與垂直方向周期性排列的第一金屬片周期單元；所述第一金屬片周期單元包括均勻設(shè)置的四個(gè)面積相等的第一方形金屬片(第一方形金屬片沿水平與垂直方向周期性排列，四個(gè)第一方形金屬片分別位于第一金屬片周期單元的四角)，第一方形金屬片的面積為lmm2~10mm2，相鄰第一方形金屬片之間的距離相等，且該距離小于第一方形金屬片的尺寸(即，相鄰第一方形金屬片之間的距離小于第一方形金屬片的長(zhǎng)度和寬度)；
所述第二導(dǎo)電金屬層包括一個(gè)以上的均勻設(shè)置的第二金屬片周期單元，所述第二金屬片周期單元沿水平與垂直方向周期性排列；所述第二金屬片周期單元包括一個(gè)與第一方形金屬片大小相等的第二方形金屬片，第二方形金屬片的四邊與第二金屬片周期單元的四邊平行；
相鄰第二方形金屬片之間的距離與相鄰第一方形金屬片之間的距離相等；第一金屬片周期單元與第二金屬片周期單元的中心重合。
[0005]要利用單頻選結(jié)構(gòu)產(chǎn)生低通效果，頻選周期結(jié)構(gòu)的等效電路必須是并聯(lián)電容結(jié)構(gòu)，采用本結(jié)構(gòu)能夠產(chǎn)生上述等效電路，且其電容足夠大，導(dǎo)致整個(gè)頻選周期單元尺寸很小，可在保證等效電路并聯(lián)電容足夠大的同時(shí)，避免了頻選材料的多階諧振通帶對(duì)頻選特性的影響。
[0006]更進(jìn)一步的方案是:所述第一方形金屬片和第二方形金屬片的面積為lmm2~5mm2，以更好的將頻選材料的截止頻率控制在0.3GHz~3GHz頻段范圍內(nèi)。
[0007]更進(jìn)一步的方案是:所述介質(zhì)層由低損耗正切的介質(zhì)材料構(gòu)成，且厚度小于Imm ； 頻選材料的插入損耗是指頻選材料對(duì)通帶內(nèi)電磁波的損耗大小，插入損耗產(chǎn)生的一個(gè)重要來源就是頻選材料介質(zhì)層損耗正切的大小，采用低損耗正切的介質(zhì)層主要是為了減小整個(gè)頻選材料的插入損耗；
由于本頻選材料等效電路的電容是由位于介質(zhì)層正反面金屬片之間的面面耦合產(chǎn)生的，介質(zhì)層厚度越小，同樣尺寸下可產(chǎn)生的電容越大，可以保證頻選材料周期單元結(jié)構(gòu)足夠小，更好的避免頻選材料多階諧波的影響。
[0008]更進(jìn)一步的方案是:所述介質(zhì)層為PCB板。
[0009]更進(jìn)一步的方案是:所述第一蒙皮層、第二蒙皮層、第三蒙皮層和第四蒙皮層為厚度相同的玻璃鋼蒙皮，且厚度小于Imm ;所述第一泡沫層、第二泡沫層的厚度相同，且厚度為3mm?30mm ;采用上述厚度既能實(shí)現(xiàn)力學(xué)支撐，又不影響整個(gè)天線罩的功能。
[0010]本發(fā)明還提供上述低損耗微單元低通頻率選擇表面天線罩的制作方法，包括如下步驟:
步驟一、在介質(zhì)層的正面制作第一導(dǎo)電金屬層，在介質(zhì)層的反面制作第二導(dǎo)電金屬層，完成頻選層的制作；
步驟二、制作第一夾層和第二夾層，使第一夾層和第二夾層構(gòu)成玻璃鋼復(fù)合材料夾層；
步驟三、將制作好的頻選層插入玻璃鋼復(fù)合材料夾層，完成低損耗微單元低通頻率選擇表面天線罩的制作。
[0011]本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，整體尺寸小，能使低損耗微單元低通頻率選擇表面天線罩的頻選層(第一導(dǎo)電金屬層、介質(zhì)層、第二導(dǎo)電金屬層組成頻選層)厚度小于15_，頻選層周期單元尺寸小于15_，避免了頻選在X、Ku頻段內(nèi)多階諧振通帶對(duì)頻選天線罩隱身能力的影響；
本發(fā)明采用單頻選層即可構(gòu)成其低通選頻特性，單頻選層結(jié)構(gòu)大大降低了整個(gè)頻選天線罩對(duì)帶內(nèi)電磁波的插入損耗，其短波超短波頻段內(nèi)的插入損耗可減小到0.3dB以下；本發(fā)明采用兩個(gè)由薄玻璃鋼蒙皮與厚泡沫層構(gòu)成的夾層結(jié)構(gòu)(第一蒙皮層、第一泡沫層、第二蒙皮層構(gòu)成第一夾層，第三蒙皮層、第二泡沫層、第四蒙皮層構(gòu)成第二夾層)對(duì)頻選層(第一導(dǎo)電金屬層、介質(zhì)層、第二導(dǎo)電金屬層組成頻選層)進(jìn)行加固和封裝，減小了低損耗微單元低通頻率選擇表面天線罩力學(xué)支撐結(jié)構(gòu)對(duì)低損耗微單元低通頻率選擇表面天線罩透波特性的影響，使整個(gè)低損耗微單元低通頻率選擇表面天線罩的插入損耗控制在0.5dB以下，對(duì)X、Ku頻段電磁波的透波率小于一 1dB ； 本發(fā)明不僅制作方便、制作成本低，且能降低頻選天線罩的插入損耗。
【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明低損耗微單元低通頻率選擇表面天線罩的切面結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是第一金屬片周期單元的結(jié)構(gòu)示意圖；
其中虛線框范圍即為頻率選擇表面的一個(gè)周期單元；
圖3是第二金屬片周期單元的結(jié)構(gòu)示意圖；
其中虛線框范圍即為頻