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Title:
FREQUENCY SELECTIVE SURFACE RADOME
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/024355
Kind Code:
A1
Abstract:
Disclosed is a frequency selective surface radome, comprising a radome body and a base. An electromagnetic wave incident surface of the radome body consists of a frequency selective surface structure. The frequency selective surface structure comprises an upper dielectric layer, an air dielectric layer, and a lower dielectric layer. The upper dielectric layer comprises a first dielectric slab and a second dielectric slab. A metal wire grid is separately etched on the upper surface of the first dielectric slab and the lower surface of the second dielectric slab. A resonant layer is etched on the upper surface of the second dielectric slab. The resonant layer comprises multiple hybrid resonators. Each of the hybrid resonators comprises a metal sheet and a Jerusalem cross unit. The Jerusalem cross unit comprises one cross hollowed slot etched on the metal sheet and eight spiral slit structure units. The left and right sides of each tail end of the cross hollowed slot are separately vertically connected to one spiral slit structure unit. The upper dielectric layer is cascaded with the lower dielectric layer by means of the air dielectric layer. The frequency selective surface radome provided by the present utility model has good frequency selective characteristics and polarization stability.

Inventors:
LI, Qingya (Liang Yanni, 3B Bldg B1, Digital-Tech Park, High-Tech South 7th Road, Sci & Tech Park, Nanshan, Shenzhen Guangdong 7, 518057, CN)
DENG, Li (Liang Yanni, 3B Bldg B1, Digital-Tech Park, High-Tech South 7th Road, Sci & Tech Park, Nanshan, Shenzhen Guangdong 7, 518057, CN)
LI, Shufang (Liang Yanni, 3B Bldg B1, Digital-Tech Park, High-Tech South 7th Road, Sci & Tech Park, Nanshan, Shenzhen Guangdong 7, 518057, CN)
ZHANG, Guanjing (Liang Yanni, 3B Bldg B1, Digital-Tech Park, High-Tech South 7th Road, Sci & Tech Park, Nanshan, Shenzhen Guangdong 7, 518057, CN)
GE, Xinke (Liang Yanni, 3B Bldg B1, Digital-Tech Park, High-Tech South 7th Road, Sci & Tech Park, Nanshan, Shenzhen Guangdong 7, 518057, CN)
ZHANG, Hongzhi (Liang Yanni, 3B Bldg B1, Digital-Tech Park, High-Tech South 7th Road, Sci & Tech Park, Nanshan, Shenzhen Guangdong 7, 518057, CN)
Application Number:
CN2017/114052
Publication Date:
February 07, 2019
Filing Date:
November 30, 2017
Export Citation:
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Assignee:
X-TRIP INFORMATION TECHNOLOGIES CO.,LTD (Liang Yanni, B Area 4th Floor, B1 Building, Digital Technology Park, High-tech South 7th Road, Yuehai Street, Nanshan Distric, Shenzhen Guangdong 7, 518057, CN)
International Classes:
H01Q15/00; H01Q1/42
Foreign References:
CN104934715A2015-09-23
CN102437399A2012-05-02
US20140097996A12014-04-10
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Claims:
权利要求书

[权利要求 1] 一种频率选择表面天线罩, 包括天线罩体以及底座, 所述底座将所述 频率选择表面天线罩安装在天线或者天线阵列上, 其特征在于, 所述 天线罩体的电磁波入射面由一个频率选择表面结构构成, 该频率选择 表面结构包括上介质层、 空气介质层以及下介质层, 所述上介质层包 括第一介质板和第二介质板, 第一介质板的上表面和第二介质板的下 表面分别刻蚀有非谐振电感性的金属线栅, 第二介质板的上表面刻蚀 有谐振层, 所述第一介质板与第二介质板之间通过所述谐振层级联, 其中: 所述非谐振电感性的金属线栅包括多个线栅单元, 每一个线栅 单元相互交织成非谐振电感性的金属线栅; 所述谐振层包括多个混合 谐振器, 每一个混合谐振器均匀分布在所述谐振层上; 所述混合谐振 器包括金属片以及耶路撒冷十字单元, 所述耶路撒冷十字单元包括一 个刻蚀在金属片上的十字镂空槽和八个螺旋缝隙结构单元, 该十字镂 空槽的每一末端左右两侧分别垂直连通一个螺旋缝隙结构单元; 所述 下介质层的结构与上介质层的结构完全相同, 所述上介质层通过所述 空气介质层与下介质层级联。

[权利要求 2] 如权利要求 1所述的频率选择表面天线罩, 其特征在于, 所述螺旋缝 隙结构单元包括第一缝隙、 第二缝隙、 第三缝隙、 第四缝隙、 第五缝 隙和第六缝隙, 其中所述第一缝隙、 第二缝隙、 第三缝隙、 第四缝隙 、 第五缝隙和第六缝隙由外向内垂直连通并弯折形成螺旋结构。

[权利要求 3] 如权利要求 2所述的频率选择表面天线罩, 其特征在于, 所述第一缝 隙的一端垂直连通至十字镂空槽的末端, 第一缝隙的另一端垂直连通 至第二缝隙的一端, 第二缝隙的另一端垂直连通至第三缝隙的一端, 第三缝隙的另一端垂直连通至第四缝隙的一端, 第四缝隙的另一端垂 直连通至第五缝隙的一端, 第五缝隙的另一端垂直连通至第六缝隙上

[权利要求 4] 如权利要求 2所述的频率选择表面天线罩, 其特征在于, 所述第一缝 隙、 第二缝隙、 第三缝隙、 第四缝隙、 第五缝隙和第六缝隙均为刻蚀 在金属片上的细小镂空缝隙, 且宽度相同; 所述第一缝隙和第二缝隙 的长度相同, 第三缝隙和第四缝隙的长度相同, 第五缝隙和第六缝隙 的长度相同。

[权利要求 5] 如权利要求 1所述的频率选择表面天线罩, 其特征在于, 所述线栅单 元包括第一金属条和第二金属条, 所述第一金属条和第二金属条为金 属铜条且相互垂直正交。

[权利要求 6] 如权利要求 5所述的频率选择表面天线罩, 其特征在于, 所述第一金 属条和第二金属条的宽度相同, 所述第一金属条和第二金属条的长度 相同。

[权利要求 7] 如权利要求 1所述的频率选择表面天线罩, 其特征在于, 所述混合谐 振器呈正方形结构, 所述金属片呈正方形结构。

[权利要求 8] 如权利要求 1至 7任一项所述的频率选择表面天线罩, 其特征在于, 所 述频率选择表面结构的厚度为 9.048mm, 其中, 上介质层和下介质层 的厚度均为 1.524mm, 所述空气介质层为 6mm。

Description:
频率选择表面天线罩 技术领域

[0001] 本实用新型涉及电磁场与微波通信的技术领域 , 尤其涉及一种频率选择表面天 线罩。

背景技术

[0002] 在天线的实际应用中, 常常用天线罩来保护天线及其天线系统免受外 界环境的 干扰和影响, 使其性能更加稳定, 也可以减少腐蚀、 延缓衰老以提高天线系统 的使用寿命。 对天线罩应用频率选择表面 (FSS) 的应用技术, 在天线的工作频 带范围内允许电磁波通过, 呈带通特性; 在非工作频带范围内则阻止电磁波通 过, 呈带阻特性。 这样可使在通带内使电磁波几乎无衰减无影响 地通过天线罩 的同吋, 使后向散射的电磁波降低到很小, 有效降低天线的雷达散射截面 (RCS) , 也能有效反射和抑制其它无关电磁波对系统的 侦察和干扰, 提升天线整体性 育^ 然而, 传统的频率选择表面是电容性的金属导体贴片 或者电感性的金属导 体屏上的缝隙图案周期结构, 采用简单的谐振结构, 具有对入射角度和极化不 敏感, 极化稳定性较差, 不利于天线罩的空间滤波。

技术问题

[0003] 为克服上述技术缺陷, 本实用新型提供一种频率选择表面天线罩, 旨在解决现 有天线罩的频率选择表面的极化稳定性较差, 不利于天线罩空间滤波的问题。 问题的解决方案

技术解决方案

[0004] 为实现上述目的, 本实用新型提供了一种频率选择表面天线罩, 包括天线罩体 以及底座, 所述底座用于将频率选择表面天线罩安装在天 线或者天线阵列上, 所述天线罩体的电磁波入射面由一个频率选择 表面结构构成, 该频率选择表面 结构包括上介质层、 空气介质层以及下介质层, 所述上介质层包括第一介质板 和第二介质板, 第一介质板的上表面和第二介质板的下表面分 别刻蚀有非谐振 电感性的金属线栅, 第二介质板的上表面刻蚀有谐振层, 所述第一介质板与第 二介质板之间通过所述谐振层级联, 其中:

[0005] 所述非谐振电感性的金属线栅包括多个线栅单 元, 每一个线栅单元相互交织成 非谐振电感性的金属线栅;

[0006] 所述谐振层包括多个混合谐振器, 每一个混合谐振器均匀分布在所述谐振层上

[0007] 所述混合谐振器包括金属片以及耶路撒冷十字 单元, 所述耶路撒冷十字单元包 括一个刻蚀在金属片上的十字镂空槽和八个螺 旋缝隙结构单元, 该十字镂空槽 的每一末端左右两侧分别垂直连通一个螺旋缝 隙结构单元;

[0008] 所述下介质层的结构与上介质层的结构完全相 同, 所述上介质层通过所述空气 介质层与下介质层级联。

[0009] 优选的, 所述螺旋缝隙结构单元包括第一缝隙、 第二缝隙、 第三缝隙、 第四缝 隙、 第五缝隙和第六缝隙, 其中所述第一缝隙、 第二缝隙、 第三缝隙、 第四缝 隙、 第五缝隙和第六缝隙由外向内垂直连通并弯折 形成螺旋结构。

[0010] 优选的, 所述第一缝隙的一端垂直连通至十字镂空槽的 末端, 第一缝隙的另一 端垂直连通至第二缝隙的一端, 第二缝隙的另一端垂直连通至第三缝隙的一端 , 第三缝隙的另一端垂直连通至第四缝隙的一端 , 第四缝隙的另一端垂直连通 至第五缝隙的一端, 第五缝隙的另一端垂直连通至第六缝隙上。

[0011] 优选的, 所述第一缝隙、 第二缝隙、 第三缝隙、 第四缝隙、 第五缝隙和第六缝 隙均为刻蚀在金属片上的细小镂空缝隙, 且宽度相同; 所述第一缝隙和第二缝 隙的长度相同, 第三缝隙和第四缝隙的长度相同, 第五缝隙和第六缝隙的长度 相同。

[0012] 优选的, 所述线栅单元包括第一金属条和第二金属条, 所述第一金属条和第二 金属条为金属铜条且相互垂直正交。

[0013] 优选的, 所述第一金属条和第二金属条的宽度相同, 所述第一金属条和第二金 属条的长度相同。

[0014] 优选的, 所述混合谐振器呈正方形结构, 所述金属片呈正方形结构。

[0015] 优选的, 所述频率选择表面结构的厚度为 9.048mm, 其中, 上介质层和下介质 层的厚度均为 1.524mm, 所述空气介质层为 6mm。 发明的有益效果

有益效果

[0016] 相较于现有技术, 频率选择表面天线罩的电磁波入射面由频率选 择表面结构构 成, 用于安装在天线或者天线阵列上, 可以作为雷达、 卫星等通信系统的多频 天线的天线罩。 由于频率选择表面结构镶嵌有非谐振电感性的 金属线栅和耶路 撒冷螺旋缝隙结构, 使得天线罩具有良好的频率选择特性以及谐振 性能。 由于 频率选择表面结构的金属线栅和耶路撒冷螺旋 缝隙结构都是对称结构, 从而保 证了天线罩具有良好的极化稳定性。

对附图的简要说明

附图说明

[0017] 图 1是本实用新型频率选择表面天线罩的立体结 示意图;

[0018] 图 2是本实用新型频率选择表面天线罩的频率选 表面结构优选实施例的立体 结构图;

[0019] 图 3是频率选择表面结构优选实施例的截面图;

[0020] 图 4是频率选择表面结构中非谐振电感性的金属 栅的一个线栅单元的平面结 构图;

[0021] 图 5是频率选择表面结构的谐振层中混合谐振器 平面结构图;

[0022] 图 6是混合谐振器中的螺旋缝隙结构单元的放大 构示意图。

[0023] 本实用新型目的实现、 功能特点及优点将结合实施例, 将在具体实施方式部分 一并参照附图做进一步说明。

实施该发明的最佳实施例

本发明的最佳实施方式

[0024] 为更进一步阐述本实用新型为达成上述目的所 采取的技术手段及功效, 以下结 合附图及较佳实施例, 对本实用新型的具体实施方式、 结构、 特征及其功效进 行详细说明。 应当理解, 此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用 新型, 并不用于限定本实用新型。

[0025] 参照图 1所示, 图 1是本实用新型频率选择表面天线罩优选实施 的立体结构示 意图。 在本实施例中, 所述频率选择表面天线罩 01包括天线罩体 02以及底座 03 。 所述天线罩体 02的电磁波入射面由一个频率选择表面结构 10构成, 所述频率 选择表面天线罩 01通过所述底座 02安装在天线或者天线阵列上, 可以作为雷达 、 卫星等通信系统的多频天线的天线罩。 由于频率选择表面结构 10的每层金属 都是对称结构, 从而保证了频率选择表面天线罩 01具有良好的极化稳定性。 由 于频率选择表面结构 10镶嵌有非谐振电感性的金属线栅结构与耶路 冷螺旋缝 隙结构组成, 使得频率选择表面天线罩 01具有良好的频率选择特性。

[0026] 参照图 2和图 3所示, 图 2是本实用新型频率选择表面天线罩的选择表 结构优 选实施例的立体结构图; 图 3是本实用新型频率选择表面天线罩的频率选 表面 结构优选实施例的截面图。 在本实施例中, 所述的频率选择表面结构 10包括上 介质层 1、 空气介质层 2以及下介质层 3, 上介质层 1通过空气介质层 2与下介质层 3级联。 所述上介质层 1包括第一介质板 11和第二介质板 12, 所述第一介质板 11 位于第二介质板 12上。 第一介质板 11的上表面刻蚀有非谐振电感性的金属线栅 1 3, 第二介质板 12的下表面也刻蚀有非谐振电感性的金属线栅 13, 第二介质板 12 的上表面刻蚀有谐振层 14。 所述非谐振电感性的金属线栅 13包括多个线栅单元 1 30, 每一个线栅单元 130相互交织成非谐振电感性的金属线栅 13。 所述谐振层 14 包括多个混合谐振器 15, 每一个混合谐振器 15均匀分布在谐振层 14上。 第一介 质板 11与第二介质板 12通过谐振层 14级联。

[0027] 在本实施例中, 所述第一介质板 11和第二介质板 12的板材类型为 Rogers

RT/Duroid 4350B的介质板, 其介电常数和磁导率均分别为: e f =3.48, μ ^1。 第 一介质板 11和第二介质板 12的板厚均为 0.762mm, 即1 1= h 2 =0.762mm。 所述金属 线栅 13优选为金属铜线构成的网格化结构。 所述频率选择表面结构 10的厚度为 h

=2xh !+2xh 2 +h 3=9.048mm, 其中 1^=1 2, h 3 为空气介质层 2的厚度, h 3 =6mm。 所述上介质层 1的厚度为 h 1+ h 2 =1.524mm, 所述下介质层 3的厚度为 h 1+ h 2

= 1.524mm。 在本实施例中, 所述下介质层 3的构造和尺寸大小与上介质层 1完全 相同。

[0028] 参考图 4所示, 图 4是频率选择表面结构中非谐振电感性的金属 栅的一个线栅 单元的平面结构图。 在本实施例中, 所述非谐振电感性的金属线栅 13包括多个 线栅单元 130, 每一个线栅单元 130相互交织成非谐振电感性的金属线栅 13, 每 一个线栅单元 130包括第一金属条 131和第二金属条 132, 所述第一金属条 131和 第二金属条 132相互垂直正交, 所述第一金属条 131和第二金属条 132的宽度相同 , 均为 W=0.2mm, 所述第一金属条 131的长度为1) x =6mm, 所述第二金属条 132 的长度为 D y =6mm。 由于所述上介质层 1和下介质层 3的第一介质板 11的上表面、 第二介质板 12的下表面都刻蚀有非谐振电感性的金属线栅 13, 因此使得频率选 择表面结构 10具有电感性的波阻抗性能。

[0029] 参考图 5所示, 图 5是频率选择表面结构的谐振层中的一个混合 振器的平面结 构图。 在本实施例中, 所述谐振层 14包括多个混合谐振器 15, 所述多个混合谐 振器 15均匀分布在谐振层 14上, 混合谐振器 15呈正方形结构, 长度为 D x =6mm, 宽度为 D y =6mm。 每一个混合谐振器 15包括金属片 150以及耶路撒冷十字单元 151 , 所述耶路撒冷十字单元 151包括一个刻蚀在金属片 150上的十字镂空槽 151以及 八个螺旋缝隙结构单元 152, 十字镂空槽 151的每一末端左右两侧分别垂直连通 一个螺旋缝隙结构单元 152。 如图 4所示, 黑色部分为金属片 150, 被黑色部分包 围的内部空白部分为十字镂空槽 151和八个螺旋缝隙结构单元 152。 在本实施例 中, 所述金属片 150为正方形的金属铜片, 边长为 1^=3.61^^ 十字镂空槽 151由 两根相互正交的镂空缝隙组成十字型结构, 每一根镂空缝隙的宽度均为 W , =0.5mm, 每一根镂空缝隙的长度均为 L Smm; 由于十字镂空槽 151左右两侧 分别垂直连通一个螺旋缝隙结构单元 152, 因此, 每一个耶路撒冷十字单元 151 包括八个螺旋缝隙结构单元 152。 十字镂空槽 151的一个末端与两个连接的螺旋 缝隙结构单元 152的宽度为1^ 由于上介质层 1和下介质层 3的第一介质 板 11的下表面与第二介质板 12的上表面之间镶嵌有谐振层 14, 该谐振层 14包括 多个刻蚀在金属片 150上的耶路撒冷螺旋缝隙结构组成的混合谐振 器 15, 因此使 得本实用新型频率选择表面天线罩 01具有良好的谐振性能。 由于频率选择表面 结构 10的金属线栅结构和耶路撒冷螺旋缝隙结构都 对称结构, 从而保证了频 率选择表面天线罩 01具有良好的极化稳定性。

[0030] 参考图 6所示, 图 6是混合谐振器中的螺旋缝隙结构单元的放大 构示意图。 在 本实施例中, 每一个螺旋缝隙结构单元 152由第一缝隙 1521、 第二缝隙 1522、 第 三缝隙 1523、 第四缝隙 1524、 第五缝隙 1525和第六缝隙 1526构成。 第一缝隙 152 1、 第二缝隙 1522、 第三缝隙 1523、 第四缝隙 1524、 第五缝隙 1525和第六缝隙 15 26由外向内垂直连通并弯折形成螺旋结构。 具体地, 第一缝隙 1521的一端垂直 连通至十字镂空槽 151的末端, 第一缝隙 1521的另一端垂直连通至第二缝隙 1522 的一端, 第二缝隙 1522的另一端垂直连通至第三缝隙 1523的一端, 第三缝隙 152 3的另一端垂直连通至第四缝隙 1524的一端, 第四缝隙 1524的另一端垂直连通至 第五缝隙 1525的一端, 第五缝隙 1525的另一端垂直连通至第六缝隙 1526。

[0031] 在本实施例中, 第一缝隙 1521、 第二缝隙 1522、 第三缝隙 1523、 第四缝隙 1524 、 第五缝隙 1525和第六缝隙 1526均为刻蚀在金属片 150上的细小镂空缝隙, 且宽 度相同; 第一缝隙 1521和第二缝隙 1522的长度相同, 第三缝隙 1523和第四缝隙 1 524的长度相同, 第五缝隙 1525和第六缝隙 1526的长度相同。 作为优选实施例, 第一缝隙 1521、 第二缝隙 1522、 第三缝隙 1523、 第四缝隙 1524、 第五缝隙 1525 和第六缝隙 1526的宽度均为 W 2 =0.1mm, 第一缝隙 1521和第二缝隙 1522的长度为

(L 2 -W ,) /2=0.5mm; 第三缝隙 1523和第四缝隙 1524的长度均为 (L 2 -W , ) /2-W 2 =0.4mm; 第五缝隙 1525和第六缝隙 1526的长度均为 (L 2 -W /2-2xW 2 =0.3mm。

[0032] 本实用新型提出的频率选择表面天线罩的电磁 波入射面由频率选择表面结构 10 构成, 用于安装在天线或者天线阵列上, 可以作为雷达、 卫星等通信系统的多 频天线的天线罩。 由于频率选择表面结构 10镶嵌有非谐振电感性的金属线栅和 耶路撒冷螺旋缝隙结构, 使得频率选择表面天线罩 01具有良好的频率选择特性 以及谐振性能。 此外, 由于频率选择表面结构 10的金属线栅和耶路撒冷螺旋缝 隙结构都是对称结构, 从而保证了频率选择表面天线罩 01具有良好的极化稳定 性。

[0033] 以上仅为本实用新型的优选实施例, 并非因此限制本实用新型的专利范围, 凡 是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等 效结构或等效功能变换, 或直接 或间接运用在其他相关的技术领域, 均同理包括在本实用新型的专利保护范围 内。

工业实用性 相较于现有技术, 频率选择表面天线罩的电磁波入射面由频率选 择表面结构构 成, 用于安装在天线或者天线阵列上, 可以作为雷达、 卫星等通信系统的多频 天线的天线罩。 由于频率选择表面结构镶嵌有非谐振电感性的 金属线栅和耶路 撒冷螺旋缝隙结构, 使得天线罩具有良好的频率选择特性以及谐振 性能。 由于 频率选择表面结构的金属线栅和耶路撒冷螺旋 缝隙结构都是对称结构, 从而保 证了天线罩具有良好的极化稳定性。