【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于双极化吸透一体频率选择表面，具体涉及一种具有可切换功能的双极化吸透一体频率选择表面。
技术介绍
1、电磁探测技术的发展使天线系统面临着被探测的危险，导致人们对雷达隐身技术的研究兴趣日益浓厚，吸透一体频率选择表面(又称频率选择吸波体，简称fsr)是一种空间滤波器，能够吸收带外入射波，同时保证带内信号低损耗传输，应用于隐形天线罩时，可以大大降低单基地和双基地雷达散射截面(rcs)。
2、随着天线功能日益增多，具有单一功能的吸透一体频率选择表面已经不能满足人们的需求，可重构吸透一体频率选择表面的电磁响应能根据实际需求随时调整，吸引了人们的广泛关注，由于fsr透波窗口的存在会增大被敌方雷达发现的风险，所以在特殊情况下，人们希望可以“关闭”fsr的透波窗口，使其在整个工作频段均能吸波，可开关fsr也应运而生。
3、2017年，y.han等人在ieee transactions on antennas and propagation上发表了一篇《switchable low-profile broadband frequency-selective rasorber/absorberbased on slot arrays》的文章，文中采用在频率选择表面和阻抗层缝隙中加载pin二极管的方式设计了一种透波窗口可开关的单极化fsr，该设计的透波频率取决于缝隙谐振频率，当pin二极管导通时，缝隙的谐振长度变短，谐振频率升高，透波窗口也随之被移至吸波带右侧，所以该方法并没有真正实现“关闭”透波窗口的功能。>
4、2019年田径等人发表了一篇名为《一种透波窗口可开关的吸透一体材料》(申请号为cn201911278013.4)的专利，该专利提供一种透波窗口可开关的吸透一体材料，该材料通过设计阻抗层和频率选择表面层的构成，实现了fsr在宽带透波范围内的透波带可开关功能，但是该fsr仅对单极化有效，不利于工程应用。
5、2019年g.qian等人在ieee antennas and wireless propagation letters发表了一篇《switchable broadband dual-polarized frequency-selective rasorber/absorber》的文章，文中在频率选择表面的方环形缝隙中同时加载集总电阻和pin二极管，结合阻抗层设计了一款双极化fsr，当pin二极管关断时，频率选择表面的方环形缝隙显示带通特性，整体显示吸透一体特性；当pin二极管导通时，fsr整体显示吸波特性，该方法能将透波窗口切换为吸波带，实现了“关闭”透波窗口的功能，但频率选择表面中加载的集总电阻也将fsr的透波插损提升至1.7db以上。
6、所以，设计具有可切换功能的双极化宽吸波带且透波窗口具有低插损的可重构fsr设计是非常有必要的。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是克服现有技术的不足而提供一种具有可切换功能的双极化吸透一体频率选择表面。
2、本专利技术的技术方案如下：
3、一种具有可切换功能的双极化吸透一体频率选择表面，包括自上至下依次设置的上层阻抗层以及带有pin二极管的下层切换带通层，所述上层阻抗层与下层切换带通层之间设置有中间空气层，所述上层阻抗层包括第一介质层以及位于第一介质层上表面的第一金属贴片层，所述第一金属贴片层由四个集总电阻及金属变形方环组成，所述金属变形方环以第一介质层中心点中心对称，四个所述集总电阻连接于金属变形方环的四周。
4、进一步，所述金属变形方环长度a为10.5mm～11mm，宽w为0.2mm～0.4mm，所述集总电阻的阻值r为250ohm～300ohm。
5、进一步，所述第一介质层材料为f4b，所述第一介质层的厚度为0.1mm～0.2mm。
6、进一步，所述中间空气层厚度为8mm～10mm。
7、进一步，所述下层切换带通层包括自上至下设置的第二金属贴片层、第二介质层、第三金属贴片层、第三介质层以及第四金属贴片层，所述第二金属贴片层分别与第三金属贴片层以及第四金属贴片层连接。
8、进一步，所述第二金属贴片层包括方形金属贴片、pin二极管以及四个三角形贴片，四个所述三角形贴片以方形金属贴片上侧面中点为中心呈圆形阵列，所述三角形贴片通过pin二极管连接于方形金属贴片上，所述方形金属贴片连接第三金属贴片层，所述三角形贴片连接第四金属贴片层。
9、进一步，所述第二介质层材料为f4b，所述第二介质层的厚度为1mm～1.5mm。
10、进一步，所述第三金属贴片层为十字金属线，所述十字金属线的线宽wl为0.2～0.5mm，所述方形贴片中心与十字金属线通过贯穿第二介质层的金属过孔相连。
11、进一步，所述第三介质层的材料为f4b，所述第三介质层的厚度h3为1mm～1.5mm。
12、进一步，所述第四金属贴片层具体为开设十字缝隙的金属贴片，所述十字缝隙的长度x为12～12.3mm，所述十字缝隙的宽度g1为0.1～0.3mm，四个三角形贴片中心与第四金属贴片层通过贯穿第二介质层和第三介质层的四个金属过孔相连。
13、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
14、1、本专利技术采用集总电阻的上层阻抗层和带有pin二极管的下层切换带通层级联而成，可以实现可切换功能，加载方式简单，通过控制pin二极管的导通或者关断，进而实现吸波或者透波-吸波两种功能。
15、2、本专利技术采用金属变形方环使结构小型化并获得宽带吸收，并且保证透波窗口具有低插损特性。
16、3、本专利技术的上层阻抗层、中间空气层以及下层切换带通层具有中心对称特性，使得整体具有双极化效果。
17、4、本专利技术有两种工作模式，分别为：透波-吸波和吸波模式，在透波-吸波的吸透一体模式下，有64.7％的透波窗口(1.59-3.11ghz，s21≥-3db)，且最小插损仅有0.87db以及相对带宽为99.2％(3.89-11.55ghz，s11≤-10db)的吸收带，在吸波模式下，具有宽吸波频带且相对带宽为110.9％(3.34-11.66ghz，s11≤-10db)，几乎覆盖c和x波段，带外具有很好的隐身效果。
18、5、本专利技术结构简单，且单元尺寸小于十三分之一波长，具有小型化的特性。
19、总之，本专利技术具有可切换功能的优点。
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1.一种具有可切换功能的双极化吸透一体频率选择表面，其特征在于：包括自上至下依次设置的上层阻抗层以及带有PIN二极管的下层切换带通层，所述上层阻抗层与下层切换带通层之间设置有中间空气层，所述上层阻抗层包括第一介质层以及位于第一介质层上表面的第一金属贴片层，所述第一金属贴片层由四个集总电阻及金属变形方环组成，所述金属变形方环以第一介质层中心点中心对称，四个所述集总电阻连接于金属变形方环的四周。
2.根据权利要求1所述的一种具有可切换功能的双极化吸透一体频率选择表面，其特征在于：所述金属变形方环长度a为10.5mm～11mm，宽w为0.2mm～0.4mm，所述集总电阻的阻值R为250ohm～300ohm。
3.根据权利要求2所述的一种具有可切换功能的双极化吸透一体频率选择表面，其特征在于：所述第一介质层材料为F4B，所述第一介质层的厚度h1为0.1mm～0.2mm。
4.根据权利要求3所述的一种具有可切换功能的双极化吸透一体频率选择表面，其特征在于：所述中间空气层厚度h4为8mm～10mm。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种具有可
6.根据权利要求5所述的一种具有可切换功能的双极化吸透一体频率选择表面，其特征在于：所述第二金属贴片层包括方形金属贴片、PIN二极管以及四个三角形贴片，四个所述三角形贴片以方形金属贴片上侧面中点为中心呈圆形阵列，所述三角形贴片通过PIN二极管连接于方形金属贴片上，所述方形金属贴片连接第三金属贴片层，所述三角形贴片连接第四金属贴片层。
7.根据权利要求5所述的一种具有可切换功能的双极化吸透一体频率选择表面，其特征在于：所述第二介质层材料为F4B，所述第二介质层的厚度h2为1mm～1.5mm。
8.根据权利要求6所述的一种具有可切换功能的双极化吸透一体频率选择表面，其特征在于：所述第三金属贴片层为十字金属线，所述十字金属线的线宽wl为0.2～0.5mm，所述方形贴片中心与十字金属线通过贯穿第二介质层的金属过孔相连。
9.根据权利要求5所述的一种具有可切换功能的双极化吸透一体频率选择表面，其特征在于：所述第三介质层的材料为F4B，所述第三介质层的厚度h3为1mm～1.5mm。
10.根据权利要求6所述的一种具有可切换功能的双极化吸透一体频率选择表面，其特征在于：所述第四金属贴片层具体为开设十字缝隙的金属贴片，所述十字缝隙的长度x为12～12.3mm，所述十字缝隙的宽度g1为0.1～0.3mm，四个三角形贴片中心与第四金属贴片层通过贯穿第二介质层和第三介质层的四个金属过孔相连。
...【技术特征摘要】
1.一种具有可切换功能的双极化吸透一体频率选择表面，其特征在于：包括自上至下依次设置的上层阻抗层以及带有pin二极管的下层切换带通层，所述上层阻抗层与下层切换带通层之间设置有中间空气层，所述上层阻抗层包括第一介质层以及位于第一介质层上表面的第一金属贴片层，所述第一金属贴片层由四个集总电阻及金属变形方环组成，所述金属变形方环以第一介质层中心点中心对称，四个所述集总电阻连接于金属变形方环的四周。
2.根据权利要求1所述的一种具有可切换功能的双极化吸透一体频率选择表面，其特征在于：所述金属变形方环长度a为10.5mm～11mm，宽w为0.2mm～0.4mm，所述集总电阻的阻值r为250ohm～300ohm。
3.根据权利要求2所述的一种具有可切换功能的双极化吸透一体频率选择表面，其特征在于：所述第一介质层材料为f4b，所述第一介质层的厚度h1为0.1mm～0.2mm。
4.根据权利要求3所述的一种具有可切换功能的双极化吸透一体频率选择表面，其特征在于：所述中间空气层厚度h4为8mm～10mm。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种具有可切换功能的双极化吸透一体频率选择表面，其特征在于：所述下层切换带通层包括自上至下设置的第二金属贴片层、第二介质层、第三金属贴片层、第三介质层以及第四金属贴片层，所述第二金属贴片层分别与第三金属贴片层以及第四金属贴片层连接。
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【专利技术属性】
技术研发人员：王楠，杨莹莹，张磊，曲新波，马培，
申请(专利权)人：江苏赛博空间科学技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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