2022
DOI: 10.1109/access.2022.3144509
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A High-Temperature and Frequency-Reconfigurable Multilayer Frequency Selective Surface Using Liquid Metal

Abstract: A high-temperature and frequency-reconfigurable multilayer frequency selective surface (FSS) based on liquid metal is proposed in this work. After construction of a multilayer dielectric cavity with specific dielectric-shaped pillars and the injection of liquid metal (EGaIn) into each layer of the cavity, the liquid metal and dielectric pillars form a slot-type bandpass FSS, and frequency reconfiguration is realized by switching the injection layer. A prototype of the proposed FSS was designed, fabricated and … Show more

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“…入射到其上的电磁波呈现出独特的空间滤波特性 [1] ,在吸波材料 [2,3] 、天线罩 [4,5] 、 电磁干扰(EMI)抑制 [6,7] 等多个领域内具有广泛应用。与金属网屏蔽相比,FSS 电磁屏蔽结构更轻便且具有频率选择性,可应用于特定场所以满足其电磁安全或 健康需求,如重症监护室(ICU) 、数据中心、安全装置、军事设施和关键基础设 施等 [8][9][10][11][12][13][14] 。由于外部高频电磁波穿透混凝土墙壁时衰减严重,主要通过玻璃门窗 进入建筑物内部,因此在提供电磁屏蔽的同时,需要考虑光学透明性和美观。随 着无线技术和雷达技术的不断发展,对超宽带电磁屏蔽结构的需求日益增加。因 此,设计一种透明的超宽带电磁屏蔽体具有重要应用价值。 近年来,已有许多研究致力于电磁干扰(EMI)抑制的光学透明频率选择表 面(FSS)结构设计 [15][16][17][18][19][20] 。一种常用策略是应用透明导电材料,例如通过银纳米 线(Ag NW)或氧化铟锡(ITO)来实现透明屏蔽。Yang 等人使用银纳米线透明 油墨设计了具有 81.6%透明度的 FSS 结构,在 0.71 ~ 1.25 GHz 和 1.73 ~ 2.16 GHz 的测量范围内产生良好反射,实现了 GSM 频段 EMI 的有效屏蔽 [15] 。Zhang 等人 利用 ITO 制作 FSS 吸收体,通过吸收电磁波实现从 7.8 GHz 到 18.0 GHz 的透明 宽带屏蔽 [18] 。 另一种方式则是将 FSS 结构设计中常用的介质基板更换为透明基板, 通过设计图案未覆盖区域实现光学透明。例如,Dewani 等人利用丝网印刷技术 将基于电阻性油墨的 FSS 结构印刷在玻璃上,在 1.5 至 2.5 GHz 频段实现理想的 屏蔽 [20] 。因此,当前光学透明 FSS 设计可以有效抑制特定频段或双频甚至三频段 的 EMI,但尚缺乏能够抑制超宽带范围(包含 P、L、S、C、X 以及 Ku 波段) EMI 的电磁屏蔽设计。 随着无线新技术的不断发展,对多功能电磁屏蔽结构提出了新要求,超宽带 电磁屏蔽、电磁性能动态可调等成为电磁屏蔽设计的重要功能特点。对于宽带电 磁屏蔽的研究,目前主要基于小型化、多层技术实现宽带电磁特性 [21][22][23][24] 。 Habib S 等人通过多层及卷曲 FSS 方形和圆形环路元件实现了 S、C、X 频段的宽带带 阻 [21] , Xu, S J 等人则通过三层级联 FSS 结构实现了小型化及 7.34 GHz ~ 15.0 GHz 的宽阻带抑制 [22] 。电磁性能动态可调通常分为可开关和可调谐两种 [25][26][27][28][29][30][31][32] ,可开关 [25] ;也可以利用液态 金属注入与否实现开关功能,切换 FSS 结构的滤波功能,例如 Ghosh S 等人将 EGaIn 注入 FSS 结构微通道,实现全通到带通(TE 极化)/带阻(TE、TM 极化) 的切换 [32] FSS ...…”
Section: 引 言 频率选择表面(Fss)是由亚波长结构单元周期性排列而成的二维结构,对unclassified
“…入射到其上的电磁波呈现出独特的空间滤波特性 [1] ,在吸波材料 [2,3] 、天线罩 [4,5] 、 电磁干扰(EMI)抑制 [6,7] 等多个领域内具有广泛应用。与金属网屏蔽相比,FSS 电磁屏蔽结构更轻便且具有频率选择性,可应用于特定场所以满足其电磁安全或 健康需求,如重症监护室(ICU) 、数据中心、安全装置、军事设施和关键基础设 施等 [8][9][10][11][12][13][14] 。由于外部高频电磁波穿透混凝土墙壁时衰减严重,主要通过玻璃门窗 进入建筑物内部,因此在提供电磁屏蔽的同时,需要考虑光学透明性和美观。随 着无线技术和雷达技术的不断发展,对超宽带电磁屏蔽结构的需求日益增加。因 此,设计一种透明的超宽带电磁屏蔽体具有重要应用价值。 近年来,已有许多研究致力于电磁干扰(EMI)抑制的光学透明频率选择表 面(FSS)结构设计 [15][16][17][18][19][20] 。一种常用策略是应用透明导电材料,例如通过银纳米 线(Ag NW)或氧化铟锡(ITO)来实现透明屏蔽。Yang 等人使用银纳米线透明 油墨设计了具有 81.6%透明度的 FSS 结构,在 0.71 ~ 1.25 GHz 和 1.73 ~ 2.16 GHz 的测量范围内产生良好反射,实现了 GSM 频段 EMI 的有效屏蔽 [15] 。Zhang 等人 利用 ITO 制作 FSS 吸收体,通过吸收电磁波实现从 7.8 GHz 到 18.0 GHz 的透明 宽带屏蔽 [18] 。 另一种方式则是将 FSS 结构设计中常用的介质基板更换为透明基板, 通过设计图案未覆盖区域实现光学透明。例如,Dewani 等人利用丝网印刷技术 将基于电阻性油墨的 FSS 结构印刷在玻璃上,在 1.5 至 2.5 GHz 频段实现理想的 屏蔽 [20] 。因此,当前光学透明 FSS 设计可以有效抑制特定频段或双频甚至三频段 的 EMI,但尚缺乏能够抑制超宽带范围(包含 P、L、S、C、X 以及 Ku 波段) EMI 的电磁屏蔽设计。 随着无线新技术的不断发展,对多功能电磁屏蔽结构提出了新要求,超宽带 电磁屏蔽、电磁性能动态可调等成为电磁屏蔽设计的重要功能特点。对于宽带电 磁屏蔽的研究,目前主要基于小型化、多层技术实现宽带电磁特性 [21][22][23][24] 。 Habib S 等人通过多层及卷曲 FSS 方形和圆形环路元件实现了 S、C、X 频段的宽带带 阻 [21] , Xu, S J 等人则通过三层级联 FSS 结构实现了小型化及 7.34 GHz ~ 15.0 GHz 的宽阻带抑制 [22] 。电磁性能动态可调通常分为可开关和可调谐两种 [25][26][27][28][29][30][31][32] ,可开关 [25] ;也可以利用液态 金属注入与否实现开关功能,切换 FSS 结构的滤波功能,例如 Ghosh S 等人将 EGaIn 注入 FSS 结构微通道,实现全通到带通(TE 极化)/带阻(TE、TM 极化) 的切换 [32] FSS ...…”
Section: 引 言 频率选择表面(Fss)是由亚波长结构单元周期性排列而成的二维结构,对unclassified
“…Wideband or multi-band antennas are very valuable for improving the performance of wireless communication systems, especially for multi-functional integrated communication systems [ 1 , 2 , 3 , 4 , 5 ]. Since Gibson first proposed the Vivaldi antenna in 1979, it has been demonstrated to be a critical technology for providing a wide operating bandwidth and has been widely utilized in various systems [ 6 ].…”
Section: Introductionmentioning
confidence: 99%