宽带频率选择表面及其设计方法

本发明涉及一种宽带频率选择表面及其设计方法，特别涉及一种微带贴片和基片集成波导谐振器融合的宽带频率选择表面，属于微波技术以及无线通信领域。

背景技术：

1、随着无线通信系统的快速发展，频率选择表面被广泛应用于各个领域以实现对空间电磁波的调控。目前，频率选择表面的研究正朝着更高性能、更宽频带、更小尺寸等方向发展。然而宽频带的实现往往带来了尺寸的增加，这就对频率选择表面的设计技术提出了更高的要求。

2、基片集成波导谐振器因其高q值、易集成等优势被用于频率选择表面设计中。但是在已有的众多研究发明中，宽频带/多频性能的实现伴随着结构面积或剖面的成倍增加。此外，基于微带贴片谐振器的频率选择表面设计也存在该问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种微带贴片和基片集成波导谐振器融合的宽带频率选择表面及其设计方法，可以在不增加电路尺寸的前提下激励起多个谐振模式以及多个传输零点，从而实现宽频带和高频率选择性。此外，本发明所设计的宽带频率选择表面具有低剖面、小尺寸、高角度稳定性、结构简单、通带灵活可控、频率选择性高等特点，适应了未来通信系统的发展需求。

2、本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

3、一方面，本发明提供一种微带贴片和基片集成波导谐振器融合的宽带频率选择表面的设计方法，所述方法包括：

4、将两块相同的介质基板堆叠起来，并在两者之间设置一块接地板；

5、在两块所述介质基板的相同位置分别形成一个基片集成波导谐振器，且两个所述基片集成波导谐振器完全相同；

6、在两个所述基片集成波导谐振器的中心分别嵌入一个微带贴片谐振器，且两个所述微带贴片谐振器完全相同；通过所述微带贴片谐振器和所述基片集成波导谐振器的融合结构，产生多个谐振点，以有效展宽带宽；

7、在所述接地板上开设关于谐振器中心对称的缝隙，同步激励两侧谐振器上的模式，以实现宽频带/多频工作；同时与所述微带贴片谐振器、所述基片集成波导谐振器形成交叉耦合，产生多个传输零点，以提高通带的频率选择性。

8、作为本发明的进一步优化方案：在所述基片集成波导谐振器的中心开设槽，将所述微带贴片谐振器嵌在所述槽的中心。

9、作为本发明的进一步优化方案：所述微带贴片谐振器的形状可以改变，诸如正方形、圆形或多边形。

10、作为本发明的进一步优化方案：所述基片集成波导谐振器可以改变，诸如正方形、圆形或多边形。

11、作为本发明的进一步优化方案：所述微带贴片谐振器和所述基片集成波导谐振器的相对尺寸可以改变，从而实现双频宽带等性能。

12、作为本发明的进一步优化方案：所述微带贴片谐振器和所述基片集成波导谐振器的形状可以改变，且可以变为不同的形状。

13、作为本发明的进一步优化方案：所述地板上的缝隙形状及尺寸可以改变。

14、作为本发明的进一步优化方案：所述微带贴片谐振器为矩形，所述基片集成波导谐振器为矩形，且所述微带贴片谐振器长宽约等于所述基片集成波导谐振器长宽的1/2。

15、作为本发明的进一步优化方案：所述缝隙在所述基片集成波导谐振器上的投影位于所述微带贴片谐振器和基片集成波导谐振器之间。

16、作为本发明的进一步优化方案：所述缝隙两两之间不相连，且所围成的区域形状与微带贴片谐振器形状一致。

17、作为本发明的进一步优化方案：介质基板的介电常数为1到20。

18、另一方面，本发明还提供一种微带贴片和基片集成波导谐振器融合的宽带频率选择表面，所述宽带频率选择表面由上所述方法获得。

19、本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：本发明能够在不增加普通基于微带贴片谐振器或基片集成波导谐振器设计的频率选择表面尺寸的前提下，通过将微带贴片谐振器和基片集成波导谐振器融合起来，产生了多个谐振点，从而有效展宽带宽。与此同时，利用地板上的缝隙，在保证信号传输的同时构建了交叉耦合，从而在不增加额外电路的条件下产生了多个传输零点，极大提高了通带的频率选择性。所提出的频率选择表面结构简单、体积小、剖面低、便于加工实现。

技术特征：

1.微带贴片和基片集成波导谐振器融合的宽带频率选择表面的设计方法，其特征在于：所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在所述基片集成波导谐振器(2)的中心开设槽，将所述微带贴片谐振器(1)嵌在所述槽的中心。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述微带贴片谐振器(1)为正方形、圆形或多边形。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述基片集成波导谐振器(2)为正方形、圆形或多边形。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述微带贴片谐振器(1)和所述基片集成波导谐振器(2)均为矩形，所述微带贴片谐振器(1)长宽等于所述基片集成波导谐振器(2)长宽的1/2。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述缝隙(3)在所述基片集成波导谐振器(2)上的投影位于所述微带贴片谐振器(1)和基片集成波导谐振器(2)之间。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述缝隙(3)两两之间不相连，且所围成的形状与所述微带贴片谐振器(1)形状相同。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述介质基板(5，5＇)的介电常数为1到20。

9.微带贴片和基片集成波导谐振器融合的宽带频率选择表面，其特征在于：所述宽带频率选择表面由权利要求1至8中任一所述方法获得。

技术总结本发明公开了一种微带贴片和基片集成波导谐振器融合的宽带频率选择表面设计方法，属于微波技术领域。频率选择表面采用了双层介质基板，基板中间是接地板。在基板两侧，将微带贴片嵌入到基片集成波导的中心，在小尺寸条件下激励了多个谐振模。在此基础上，通过在地板上加载缝隙，即可同步激励两侧谐振器上的模式以实现宽频带/多频工作。除了提供耦合外，缝隙也作为谐振单元，与微带贴片和基片集成波导一起构建出交叉耦合结构，产生多个传输零点，用以提高频率选择表面的通带选择性和带外抑制水平。本发明具有体积小、结构简单、通带灵活可控、频率选择性高等特点，在卫星通信、雷达等无线通信系统中具有广泛的应用前景。技术研发人员：刘倩文,周颖,李波受保护的技术使用者：南京邮电大学技术研发日：技术公布日：2024/7/29