一种基于光电二极管的有源频率选择表面结构

本发明属于电磁防护，具体涉及一种基于光电二极管的有源频率选择表面结构。

背景技术：

1、频率选择表面(frequency selective surface，fss)是由相同的金属贴片或孔径单元构成的一种无限大的周期性阵列结构，对电磁波的入射频率、角度和极化方式具有不同的透波特性，能够有效的控制电磁波在谐振频率附近传输或反射。在雷达隐身、电磁兼容、电磁抗干扰和大功率电磁波防护等领域有着广泛应用。

2、随着电磁调控技术的不断发展，对fss设计的要求越来越高，设计出能够适应动态电磁环境的fss变得越来越困难。传统的无源fss由于加工成型后单元结构和透波特性固定不变，无法满足动态场景中切换需求。现有的有源fss虽然可应用于动态场景，但其响应速度受到电路中元件影响，且调控灵敏度受馈线网络设计影响较大，无法实现较高的响应速度，灵敏度低。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种基于光电二极管的有源频率选择表面结构。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

2、本发明提供了一种基于光电二极管的有源频率选择表面结构，包括：金属层，所述金属层上刻蚀有封闭缝隙，所述封闭缝隙上中心对称设置有多个光电二极管；其中，当不同角度入射的动态电磁波的光照强度大于或等于预设光强时，所述多个光电二极管同步导通，以使所述封闭缝隙内部金属与所述金属层导通，从而所述封闭缝隙和所述金属层全反射入射的所述动态电磁波；当所述不同角度入射的动态电磁波的光照强度小于所述预设光强时，所述多个光电二极管同步断开，以使所述封闭缝隙内部金属与所述金属层断开，从而所述金属层反射位于所述金属层表面的部分所述动态电磁波，所述封闭缝隙允许位于所述封闭缝隙表面的部分所述动态电磁波入射。

3、在一些实施例中，所述封闭缝隙的外部形状为多边形，并且，所述封闭缝隙的每个边均设置有一个光电二极管。

4、在一些实施例中，所述封闭缝隙包括多边形缝隙和多个t形旋转缝隙，所述多个t形旋转缝隙位于所述多边形缝隙构成的封闭区域内，并且，每个t形旋转缝隙设置在所述多边形缝隙的一个顶角上，并通过所述顶角与所述多边形缝隙连通。

5、在一些实施例中，每个t形旋转缝隙包括第一缝隙和第二缝隙，所述第一缝隙设置在所述多边形缝隙的一个顶角上，并通过所述顶角与所述多边形缝隙连通，所述第二缝隙设置在所述第一缝隙的远离所述顶角的一端，并且，所述第一缝隙垂直于所述第二缝隙，所述第一缝隙与所述第二缝隙连通。

6、在一些实施例中，所述第一缝隙与所述多边形缝隙的构成所述顶角的两个边之间的夹角均为45°。

7、在一些实施例中，在所述封闭缝隙的外部形状为正方形时，所述正方形的边长处于7mm～9mm范围内，缝隙宽度处于0.4mm～0.6mm范围内。

8、在一些实施例中，所述第一缝隙的缝隙宽度和所述第二缝隙的缝隙宽度相同，长度不同。

9、在一些实施例中，所述第一缝隙的缝隙宽度和所述第二缝隙的缝隙宽度均处于0.4mm～0.6mm范围内，所述第一缝隙的长度处于1.2mm～1.4mm范围内，所述第二缝隙的长度处于1.5mm～1.7mm范围内。

10、在一些实施例中，所述基于光电二极管的有源频率选择表面结构还包括：介质基板；所述介质基板设置在所述金属层的远离所述封闭缝隙的一面。

11、在一些实施例中，所述金属层或所述介质基板的长度处于12mm～16mm范围内，宽度处于12mm～16mm范围内；所述金属层的厚度处于0.017mm～0.035mm范围内，所述介质基板的厚度处于0.4mm～0.6mm范围内。

12、与现有技术相比，本发明的有益效果：针对现有的有源fss无法实现较高的响应速度，灵敏度低的问题，本发明提出一种基于光电二极管的有源频率选择表面结构，该装置可基于不同角度入射的动态电磁波的光照强度，快速响应于动态电磁波的变化，通过控制光电二极管的导通或断开，灵活切换封闭缝隙的全反射模式和透波模式，从而在动态电磁波入射时对要保护的射频器件进行防护，避免动态大功率电磁波引起的射频器件热损伤，极大降低了射频器件损伤甚至损毁的风险。

技术特征：

1.一种基于光电二极管的有源频率选择表面结构，其特征在于，包括：金属层(1)，所述金属层(1)上刻蚀有封闭缝隙(2)，所述封闭缝隙(2)上中心对称设置有多个光电二极管(3)；

2.根据权利要求1所述的基于光电二极管的有源频率选择表面结构，其特征在于，所述封闭缝隙(2)的外部形状为多边形，并且，所述封闭缝隙(2)的每个边均设置有一个光电二极管(3)。

3.根据权利要求1所述的基于光电二极管的有源频率选择表面结构，其特征在于，所述封闭缝隙(2)包括多边形缝隙(21)和多个t形旋转缝隙(22)，所述多个t形旋转缝隙(22)位于所述多边形缝隙(21)构成的封闭区域内，并且，每个t形旋转缝隙(22)设置在所述多边形缝隙(21)的一个顶角上，并通过所述顶角与所述多边形缝隙(21)连通。

4.根据权利要求3所述的基于光电二极管的有源频率选择表面结构，其特征在于，每个t形旋转缝隙(22)包括第一缝隙(221)和第二缝隙(222)，所述第一缝隙(221)设置在所述多边形缝隙(21)的一个顶角上，并通过所述顶角与所述多边形缝隙(21)连通，所述第二缝隙(222)设置在所述第一缝隙(221)的远离所述顶角的一端，并且，所述第一缝隙(221)垂直于所述第二缝隙(222)，所述第一缝隙(221)与所述第二缝隙(222)连通。

5.根据权利要求4所述的基于光电二极管的有源频率选择表面，其特征在于，所述第一缝隙(221)与所述多边形缝隙(21)的构成所述顶角的两个边之间的夹角均为45°。

6.根据权利要求2所述的基于光电二极管的有源频率选择表面结构，其特征在于，在所述封闭缝隙(2)的外部形状为正方形时，所述正方形的边长处于7mm～9mm范围内，缝隙宽度处于0.4mm～0.6mm范围内。

7.根据权利要求4所述的基于光电二极管的有源频率选择表面结构，其特征在于，所述第一缝隙(221)的缝隙宽度和所述第二缝隙(222)的缝隙宽度相同，长度不同。

8.根据权利要求5所述的基于光电二极管的有源频率选择表面结构，其特征在于，所述第一缝隙(221)的缝隙宽度和所述第二缝隙(222)的缝隙宽度均处于0.4mm～0.6mm范围内，所述第一缝隙(221)的长度处于1.2mm～1.4mm范围内，所述第二缝隙(222)的长度处于1.5mm～1.7mm范围内。

9.根据权利要求1所述的基于光电二极管的有源频率选择表面结构，其特征在于，所述基于光电二极管的有源频率选择表面结构还包括：介质基板(4)；

10.根据权利要求9所述的基于光电二极管的有源频率选择表面，其特征在于，所述金属层(1)或所述介质基板(4)的长度处于12mm～16mm范围内，宽度处于12mm～16mm范围内；所述金属层(1)的厚度处于0.017mm～0.035mm范围内，所述介质基板(4)的厚度处于0.4mm～0.6mm范围内。

技术总结本发明涉及一种基于光电二极管的有源频率选择表面结构，包括：金属层，金属层上刻蚀有封闭缝隙，封闭缝隙上中心对称设置有多个光电二极管；当不同角度入射的动态电磁波的光照强度大于或等于预设光强时，多个光电二极管同步导通，以使封闭缝隙内部金属与金属层导通，从而封闭缝隙和金属层全反射入射的动态电磁波；当光照强度小于预设光强时，多个光电二极管同步断开，从而金属层反射位于金属层表面的部分动态电磁波，封闭缝隙允许位于封闭缝隙表面的部分动态电磁波入射。该装置可灵活切换全反射模式和透波模式，以对要保护的射频器件进行防护，避免动态大功率电磁波引起的射频器件热损伤，极大降低射频器件的损伤风险。技术研发人员：李毅,王敏锐,相征,任鹏受保护的技术使用者：西安电子科技大学技术研发日：技术公布日：2024/11/14