[发明专利]一种双频能量选择表面

说明书

一种双频能量选择表面，其是同时工作在C波段和S波段双频的空间自适应的能量选择表面，包括介质基板，介质基板的上表面上印制有呈周期性排列的表面结构，表面结构包括一系列呈阵列分布的金属单元，金属单元中包含两个平行相对设置的长方形的金属环，分别为第一金属环和第二金属环，两个金属环之间具有一定的间距，该间距即第一金属环和第二金属环的两相邻长边之间的间距，第一金属环和第二金属环的长度相同、宽度不同；第一金属环和第二金属环上分别设有一个缺口，分别将两金属环断开，第一金属环和第二金属环的缺口处分别通过加载二极管和集总电容连接起来。本发明实现了对入射电磁波的频率选择特性和对电磁能量进行感知的能量选择特性。

技术领域

本发明是一种同时工作在C波段和S波段的双频能量选择表面，应用于电子信息系统的“前门”自适应防护。

背景技术

随着电子信息技术的飞速发展，各类电子信息设备的集成化、智能化、小型化程度不断提高，其频率日益提升，能耗也日益降低，性能得到了大幅提升，与此同时却大大增加了电子信息设备对强电磁干扰、强电磁攻击的敏感性、易损性。同时，除了自然界存在的强电磁干扰外，人为的强电磁干扰、攻击手段也在日渐成熟，军事、民事领域的敏感设备都面临着更加复杂的强电磁威胁。

目前，针对强电磁威胁的防护手段大多以滤波、屏蔽和接地等“后门”防护手段为主，这些方法从电路设计出发，虽然简易方便，但却增加系统的复杂性和设计难度。而针对“前主要是在前端电路中加装大功率限幅器，大功率衰减器虽然可以对流入电路的电流进行大幅衰减，但是其在满足大幅衰减信号的同时又会影响正常信号的通过。此外，前端加装滤波器或者频率选择表面(FSS)虽然可以将带外的大功率信号进行隔离，但是无法根据电磁环境的变化自适应改变自身工作状态，无法对频率在通带内的强电磁脉冲进行有效防护。

虽然有文献提出了能量选择表面的概念，能够自适应地根据空间场强改变自身工作状态，对带内强电磁脉冲自适应防护，但其工作频率为L波段，且为低通滤波，无法满足高频段电子系统的防护需求。或者虽然分别实现了S波段和C波段的防护，但其工作频段只是单一频段，无法进行多频段同时防护。

从工作频段上比较，公开的文献报道中，暂时还没有提出具有多频段工作特性的能量选择表面。而目前的通信系统都有多频段的工作需求，因此，提出在多个频段具有防护特性的双频段能量选择表面具有重要意义。

发明内容

本发明针对电子系统免受强电磁脉冲威胁，提出了一种双频能量选择表面，其是同时工作在C波段和S波段双频的空间自适应的能量选择表面，实现了对入射电磁波的频率选择特性和对电磁能量进行感知的能量选择特性。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种双频能量选择表面，包括介质基板，所述介质基板的上表面上印制有呈周期性排列的表面结构，所述表面结构包括一系列呈阵列分布的金属单元，金属单元中包含两个平行相对设置的长方形的金属环，分别为第一金属环和第二金属环，两个金属环之间具有一定的间距，第一金属环和第二金属环的长度相同、宽度不同；第一金属环和第二金属环上分别设有一个缺口，分别将两金属环断开，第一金属环和第二金属环的缺口处分别通过加载二极管和集总电容连接起来。

作为本发明的进一步限定，两个金属环之间的间距即第一金属环和第二金属环的两相邻长边之间的间距，第一金属环和第二金属环的两相邻长边中，第一金属环的长边所采用的金属片的宽度比第二金属环的长边所采用的金属片的宽度要宽，二者之间存在强电磁耦合。换句话说，第一金属环中的粗长边和第二金属环的窄长边相邻。

作为本发明的进一步限定，表面结构中相邻金属单元的二极管的正负方向一致。

作为本发明的进一步限定，第二金属环上加载的集总电容的容值和第一金属环上加载的二极管的等效电容之间具有一定的差别。

作为本发明的进一步限定，由第一金属环感应空间中的电磁信号强度来控制加载的二极管的通断，从而使得整个能量选择表面的工作状态发生变化。