【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电磁防护设计领域，具体涉及一种基于曲折结构的小型化能量选择表面，适用于通信设备的强电磁脉冲防护。
技术介绍
1、近些年来电子科学技术的迅速发展，一方面使得现代化战争中的通信设备逐步趋于智能化和集成化，性能得到了大幅度的提升；另一方面也使得设备对于电磁攻击的敏感度提高了许多，极易受到不可逆转的损伤。与此同时，随着电磁脉冲武器向高机动性、脉冲波形可调性、宽频带高功率等方面的发展，通信设备所受到的电磁脉冲威胁也日益严重。因此为了降低军事战争中通信设备遭受电磁脉冲攻击时造成的损伤，需要采取有效的强电磁脉冲防护措施。
2、目前，传统的电磁兼容设计和强电磁脉冲抑制方法大多以滤波、屏蔽和接地等“后门”抑制手段为主，且研究相对深入。而针对“前门”的抑制手段研究却不太充足，目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；还有在前端加装滤波器或者频率选择表面(frequency selective surface，fss)的手段，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地改变自身工作状态，无法对频率在通带内的强电磁脉冲进行有效抑制。
3、能量选择表面(energy selective surface，ess)允许能量小于安全阈值的电磁波通过，而对能量大于安全阈值的强电磁脉冲进行衰减。能量选择表面是在fss的基础上，由fss的周期性结构以及表贴在周期性结构上的pin二极管构成。工作原理是利用
4、然而上述专利提出的能量选择表面都是应用在高频段，当其在低频段使用时会存在尺寸过大、剖面高的问题，使得有限空间内排布的周期单元数量减少，在非平面波照射区域、曲折度较大的部位等特殊的环境中使用时会产生栅瓣前移、曲面结构共形难度高等问题，导致角度和极化稳定性变差的同时也使得能量选择表面的传输性能受到影响。因此在设计应用于低频段强电磁脉冲防护的能量选择表面时，应尽量地减小其单元结构尺寸。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种基于曲折结构的小型化能量选择表面，以解决能量选择表面在低频段小型化程度不足的问题。
2、本专利技术采取的技术方案是，包括五层结构，自上而下依次为顶层电磁响应结构、第一介质基板、中间连接层结构、第二介质基板和底层电磁响应结构，所述第一介质基板和所述第二介质基板为外形尺寸一致的方形板体，所述顶层电磁响应结构与底层电磁响应结构完全一致，所述五层结构依序压合在一起。
3、所述顶层电磁响应结构包括顶层电磁响应组件和顶层二极管，其中顶层电磁响应组件呈周期性排列，顶层二极管以相互正交的方式加载在顶层电磁响应组件之间，该顶层电磁响应组件的主体结构是由典型的耶鲁撒冷结构经过曲折处理后得到，该典型的耶鲁撒冷结构经过曲折处理后的结构关于单元中心对称。
4、所述顶层电磁响应组件主体结构中曲折线的材质为铜。
5、所述顶层二极管采用pin二极管。
6、所述中间连接层结构包括呈周期性排列的中间连接层响应组件，其主体结构是由的方环结构经过曲折处理后得到。
7、所述第一介质基板和所述第二介质基板采用的材料相同，均为高频电路板材。
8、当10kv/m以下的低能量信号入射时，由于金属线上所感应到的电压低于顶层电磁响应结构与底层电磁响应结构中二极管导通的门限阈值，二极管处于截止状态。
9、当10kv/m以上的高能量信号作用于能量选择表面时，顶层电磁响应结构与底层电磁响应结构中二极管两边的感应电压远大于导通的门限阈值，二极管处于导通状态。
10、本专利技术的优点在于：
11、1.利用pin二极管，实现了对电磁能量进行感知的能量选择特性，能够针对空间场强自适应改变自身工作状态，在不影响正常工作信号的同时，自适应的屏蔽强电磁脉冲，保护电子设备安全，使用多层级联结构扩展了防护带宽，提高了防护性能。
12、2.利用曲折的金属条带构成谐振单元，能够在单元尺寸不变的情况下使得金属线的长度增加，从而增大电流路径，实现增加等效电感的目的；同时曲折处理也使得相邻金属线之间的耦合缝隙变小，增大了等效电容，这种结构使得谐振单元拥有了较小的周期单元尺寸，且对横电波(te波)和横磁波(tm波)均在入射角度从0°到60°变化的范围内有着良好的稳定性。
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1.一种基于曲折结构的小型化能量选择表面，其特征在于：包括五层结构，自上而下依次为顶层电磁响应结构、第一介质基板、中间连接层结构、第二介质基板和底层电磁响应结构，所述第一介质基板和所述第二介质基板为外形尺寸一致的方形板体，所述顶层电磁响应结构与底层电磁响应结构完全一致，所述五层结构依序压合在一起。
2.根据权利要求1所述的一种基于曲折结构的小型化能量选择表面，其特征在于：所述顶层电磁响应结构包括顶层电磁响应组件和顶层二极管，其中顶层电磁响应组件呈周期性排列，顶层二极管以相互正交的方式加载在顶层电磁响应组件之间，该顶层电磁响应组件的主体结构是由典型的耶鲁撒冷结构经过曲折处理后得到，该典型的耶鲁撒冷结构经过曲折处理后的结构关于单元中心对称。
3.根据权利要求2所述的一种基于曲折结构的小型化能量选择表面，其特征在于：所述顶层电磁响应组件主体结构中曲折线的材质为铜。
4.根据权利要求2所述的一种基于曲折结构的小型化能量选择表面，其特征在于：所述顶层二极管采用PIN二极管。
5.根据权利要求1所述的一种基于曲折结构的小型化能量选择表面，其特征
6.根据权利要求1所述的一种基于曲折结构的小型化能量选择表面，其特征在于：所述第一介质基板和所述第二介质基板采用的材料相同，均为高频电路板材。
7.根据权利要求1所述的一种基于曲折结构的小型化能量选择表面，其特征在于：当10kv/m以下的低能量信号入射时，由于金属线上所感应到的电压低于顶层电磁响应结构与底层电磁响应结构中二极管导通的门限阈值，二极管处于截止状态。
8.根据权利要求1所述的一种基于曲折结构的小型化能量选择表面，其特征在于：当10kv/m以上的高能量信号作用于能量选择表面时，顶层电磁响应结构与底层电磁响应结构中二极管两边的感应电压远大于导通的门限阈值，二极管处于导通状态。
...【技术特征摘要】
1.一种基于曲折结构的小型化能量选择表面，其特征在于：包括五层结构，自上而下依次为顶层电磁响应结构、第一介质基板、中间连接层结构、第二介质基板和底层电磁响应结构，所述第一介质基板和所述第二介质基板为外形尺寸一致的方形板体，所述顶层电磁响应结构与底层电磁响应结构完全一致，所述五层结构依序压合在一起。
2.根据权利要求1所述的一种基于曲折结构的小型化能量选择表面，其特征在于：所述顶层电磁响应结构包括顶层电磁响应组件和顶层二极管，其中顶层电磁响应组件呈周期性排列，顶层二极管以相互正交的方式加载在顶层电磁响应组件之间，该顶层电磁响应组件的主体结构是由典型的耶鲁撒冷结构经过曲折处理后得到，该典型的耶鲁撒冷结构经过曲折处理后的结构关于单元中心对称。
3.根据权利要求2所述的一种基于曲折结构的小型化能量选择表面，其特征在于：所述顶层电磁响应组件主体结构中曲折线的材质为铜。
4.根据权利要求2所述的一种基于曲折结构的小型化能量选择表...
【专利技术属性】
技术研发人员：燕学智，周加运，孙铁刚，孙晓颖，陈建，赵昱，宋雯静，陈宗文，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：
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