阅读说明：本技术 超宽带小型化功能切换有源频率选择表面 (Ultra-wideband miniaturized function-switching active frequency selection surface ) 是由 司马博羽 杨晓寒 宗志园 吴文 钱嵩松 王翔 仓佳星 于 2021-07-04 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种超宽带小型化功能切换有源频率选择表面,包括介质板以及正交排布在介质板两侧的呈周期性排布的金属单元；金属单元由以PIN二极管连接的偶极子构成,偶极子尺寸相同,沿水平或竖直方向排列；金属单元以45°倾斜排布。本发明可以在1-12GHz频段内实现频率响应在反射与透射状态间的切换,两种工作状态下均具有较宽的带宽,相对带宽可达169％。(The invention discloses an ultra-wideband miniaturized function switching active frequency selection surface, which comprises a dielectric plate and metal units which are orthogonally arranged on two sides of the dielectric plate and are periodically arranged; the metal units are formed by dipoles connected by PIN diodes, the dipoles are the same in size and are arranged along the horizontal or vertical direction; the metal units are arranged at an inclination of 45 deg.. The invention can realize the switching of frequency response between the reflection state and the transmission state in the frequency band of 1-12GHz, and both the two working states have wider bandwidth, and the relative bandwidth can reach 169 percent.)

具体实施方式

由前述背景技术可知，兼顾切换带宽和小型化是现今功能切换有源FSS的一大设计难点。针对该问题，本发明提出了一种超宽带小型化功能切换有源频率选择表面，该结构是由一层介质层和两层周期结构组成的多层结构，自上而下分别为表层周期结构、介质层及底层周期结构。上下表面的周期结构倾斜排布以拓宽带宽，提高小型化性能。上下表面周期结构均为以PIN二极管连接的偶极子阵列，两面的偶极子尺寸相同、方向正交以实现双极化性能。偶极子的材料为金属。外加正向电压时，二极管导通，该结构可视为一个长金属条阵列，在工作频段呈现反射状态；外加反向电压时，二极管截止，该结构可视为短偶极子阵列，在高频谐振，在工作频段呈现透射状态。介质层的厚度、介电系数可以优化确定。

本发明提出的有源频率选择表面，可以在1-12GHz频段内实现频率响应在反射与透射状态间的切换，对应状态下的反射率与透射率均高于80％，相对带宽均可达到169％。本发明采用倾斜排布，单元尺寸仅为0.06λ，λ为工作频段中心频率所对应自由空间波长。同时，具有结构简单、对极化方式与入射角不敏感的优点。

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

实施例

本发明提供了超宽带小型化功能切换有源频率选择表面，其具体结构如图1-图2所示。本发明结构单元由上而下分为三个部分，第一部分为表层周期结构单元，第二部分为介质板1，第三部分为底层周期结构单元。

表层周期结构单元为由PIN二极管连接的偶极子2，结构如图1所示。

介质板1为矩形板，材料为有耗介质。

底层周期结构单元为由PIN二极管连接的偶极子2-1，与表层周期结构单元尺寸相同，方向正交，结构如图2所示。

本实施例中功能切换有源FSS的工作频段为1-12GHz，周期单元尺寸为3mm，在无限大平面上以45°倾斜排布。功能切换有源FSS单元排列方式如图3、图4所示。

本实施例中，介质板选用相对介电系数为2.2的Rogers5880。

本实施例中，表层与底层周期结构选用的材料为纯金属。

本实施例中，PIN二极管选用的型号为DSM 8100-000。

本实施例中，对PIN二极管外加正向电压，PIN二极管导通，本发明结构工作于反射状态，实现对入射波的全反射；对PIN二极管外加反向电压，PIN二极管截止，本发明结构工作于透射状态，实现对入射波的全透射。

本实施例中，确定了如表1所示的单元尺寸参数。

表1超宽带小型化功能切换有源频率选择表面单元尺寸参数(以mm计)

a	s	l	w
				3	0.4	1.72	0.3

功能切换有源FSS在TE/TM极化波入射时的反射系数随频率变化的曲线如图5所示，功能切换有源FSS在TE/TM极化波入射时的透射系数随频率变化的曲线如图6所示。以上曲线都是由CST电磁仿真软件得到的仿真结果。功能切换有源FSS在不同入射角度下的TE极化波入射时的吸收性能如图7-图10所示，从图中可以看出，功能切换有源FSS在1-12GHz内实现对入射电磁波在反射与透射状态间的切换，二极管导通时，实现反射功能；二极管截止时，实现透射功能。在TE/TM极化波入射时，0°-45°的入射角度下，反射系数与透射系数均能在1-12GHz频段内保持-2dB以上，反射率与透射率均高于80％，反射与透射性能稳定，切换带宽宽，相对带宽达169％。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。