Y形和Y环形单元特性的实验对比研究

采用镀膜和光刻技术设计并制备出了2种衬底厚度不同的Y孔单元和Y环孔单元的FSS,在0°和45°入射角下分不同的极化波进行了测试,经对比研究发现,在大角度入射下Y环单元FSS比Y孔单元FSS有更为稳定的中心频率,更窄的带宽;Y环单元FSS对垂直和水平极化波的适应性更强,滤波特性较Y孔单元FSS更明显;介质厚度的变化对Y孔中心频率、带宽的影响要比Y环单元FSS的大得多。所以,从中心频率、带宽随介质衬底厚度、入射角度、不同极化方式的变化情况看,Y环单元比Y孔有更稳定的性能。     

填充介质的厚屏频率选择表面传输特性

为了改善厚屏频率选择表面(FSS)的滤波特性,实现FSS在雷达天线罩上的应用,设计了具有圆孔单元的厚屏FSS结构,并将其单元内填充介质,制备出了相应的实验件。理论分析时,首先建立等效问题;接着用Floquet定理将无限大厚屏FSS上所有阵列单元的场展开为无穷多个平面电磁波;然后在单元边界处强加边界条件;最后用矩量法求解等效的磁场积分方程。在微波暗室测试后,发现测试值与计算值基本一致。结果表明:中心频率的变化主要取决于单元间距、入射角和介电常数等3个参数;其中,当单元间距由30mm增加到36mm,电磁波的入射角由10°增加到30°,填充介质的介电常数由2.5增加到7.0时,中心频率分别减小了2.1,1.5,1.9GHz;另外,单元直径增大使得带宽增加,当单元直径由14mm增加到17mm,带宽增加了1.2GHz。可以看出,改善厚屏FSS的传输特性是多参数优化的问题,如果合理选择填充介质并适当选取其他参数,能够获得理想的传输特性。     

叠加Y环单元频率选择表面的设计

对Y环单元进行改造得到了叠加Y环单元图形,以延迟频率选择表面(FSS)的高次谐振,实现无干扰的单通带滤波器.运用谱域法分析得到的叠加Y环单元,并与Y环单元进行对比,分别讨论其角度稳定性、极化稳定性、-3 dB带宽和高次谐振点.分析表明:当中心频点同为17.6 GHz时,叠加Y环单元具有更窄的带宽,而高次谐波向后延迟6....     

单层带通FSS的带内传输损耗机理

阐述了平面波在无限平面单层频率选择表面(FSS)中的带内损耗机理,区分失配损耗和介质损耗,基于模分析法研究了诸多因素对损耗特性的影响.介质有耗时,TE波大入射角下损耗最大;阵列分布或单元缝隙影响带宽的同时,介质损耗与带宽总是呈相反的趋势;单侧介质加载的带内传输损耗主要是由介质损耗还是带内反射所致取决于介质厚度,但任何厚度的介质覆盖均比衬底时的带内反射要小;对称加载时则主要为介质损耗,且低于单侧加载.     

窄通带高透过频率选择表面

为使大周期下带宽较窄的频率选择表面(FSS)结构透过率较高,以Y环单元为基础提出了一种提高通带透过率的新方法.该方法在周期单元内设置圆形孔径,通过增大占空比来提高透过率.运用谱域Galerkin方法数值分析了这种结构的传输特性,结果显示,确定R=0.5 mm,单元周期内圆孔个数为12时,中心频点10 GHz的透过率提高...     

即贴型单层带通FSS的传输特性

以狭缝阵列为例,利用模匹配法计算分析,并结合实验,针对即贴型频率选择表面(FSS)与介质板的复合结构进行研究,分析了不同厚度的聚酰亚胺基底膜和粘合胶层的影响,并深入研究了不同复合方式下的频率响应.结果表明,即贴型FSS结构中,基底膜与粘合胶层等细节的影响不可忽略,影响程度与复合方式和介质厚度均密切相关.复合结构中应当含有粘合胶层,避免空气间隙的影响.仅当基底膜和粘合胶层的介电常数小于介质板或与之相近,采用合适的复合方式,并且介质板厚度为基底膜和粘合胶层厚度的10倍以上,才能使基底膜和粘合胶层对复合结构传输特性的影响降至最低.一系列厚度的介质单侧加载时的FSS结构频率响应测试结果与计算结果的对比表明粘合工艺的缺陷会导致即粘型FSS结构的传输性能发生变化.FSS的设计中应当全面考虑上述因素的影响.     

基于十字单元的可调谐互补屏频率选择表面

为实现频率选择表面（FSS）工作频点的可调谐,将环型孔径FSS负载分离后形成感性表面与容性表面,利用两者之间的耦合机制设计了一种互补屏FSS。建立了互补屏FSS等效电路模型,定性分析了它的变频机理。采用耦合积分方程法计算了负载贴片旋转角,耦合电介质厚度和相对介电常数对互补屏传输特性的影响。利用镀膜与光刻方法在耦合电介质两侧制备容性表面与感性表面,并用自由空间法测试250 mm×250 mm样件的传输特性。计算与测试结果均表明：当十字贴片从0°旋转至10°,互补屏FSS的谐振频点会从18.2 GHz向低频漂移至14.8 GHz。当耦合电介质的物理厚度从0.1 mm变化到1 mm时,互补屏FSS的容性表面和感性表面之间的耦合效应逐渐消失。耦合电介质相对介电常数增加使互补屏间的耦合增强,其工作频点向低频漂移。实验显示：随着负载贴片旋转角的变化,互补屏FSS能够实现主动变频功能,为设计和制备主动FSS提供借鉴。     

具有低空气隙敏感度的雪花单元频率选择表面

针对在工程研制阶段隐身雷达罩与频率选择表面(FSS)间的空气隙引起的隐身雷达罩传输性能劣化问题,设计了一种具有低空气隙敏感度的新型雪花环状单元频率选择表面以降低空气隙的影响.采用模式匹配法进行了FSS理论仿真.为了进行对比分析,针对假定技术指标分别给出新型单元FSS和Y环单元FSS的最优化设计结构,采用光刻工艺制备出等效FSS平板样件,在微波暗室中采用自由空间法测试其传输性能以验证设计.仿真和测试结果一致表明:新型雪花单元FSS在很大的空气隙内(190～6500 μm)均满足技术指标,优于Y环FSS的最大空气隙范围(320～1900 μm).最后,简要分析了雪花单元FSS设计的优点.分析结果显示,新型雪花单元FSS在满足隐身雷达罩常规技术指标的前提下,具有较低的空气隙敏感度,可在工程试验阶段用于FSS的研制.     

频率选择表面A夹层雷达罩的传输特性

基于互导纳法设计了A夹层频率选择表面(FSS)罩壁结构并制作了平面试件和圆锥形雷达罩试件,验证了复合结构的一体化加工工艺。在微波暗室中对平板试件和FSS锥形罩进行了测试将部分测试结果与计算结果进行了比较。结果表明,A夹层加载的双层FSS带内传输损耗较小,具有一定的平顶特性,且带宽的入射角和极化稳定性较好。60°斜入射时,双层FSS的TE和TM极化的-3 dB带宽之差比相应单层FSS减小1.3 GHz;蜂窝夹芯层厚度较大时(1/4λ左右),A夹层两侧的单层FSS之间耦合较小,因而双层FSS的谐振频率与单层相同。曲面FSS雷达罩的传输特性与天线极化状态和测试方位均有关系,在主极化平面内与平面试件的结果一致,表明局部近场测试时曲率的影响较小,设计时可采取局部平面近似。     

一种新型单元的频率选择表面

本文通过对传统的十字单元进行改进,设计了一种新型单元的频率选择表面（FSS）。利用模式匹配法,对传统十字单元FSS和这种新型单元FSS从理论上进行了对比分析,对TE波入射时角度变化和大角度入射时极化方式变化对中心频率的影响两个方面进行了研究,并采用镀膜和光刻技术制备了新型单元FSS的实验样件,在微波暗室中进行测试,得到的实验曲线与理论仿真曲线基本一致。结果表明：传统十字单元FSS不能实现中心频率的角度稳定性,TE波0°到45°时中心频率漂移300MHz,并且45°入射时中心频率的极化稳定性很差,漂移量为800MHz,而新型单元FSS具有中心频率的角度稳定性,TE波０°到45°入射中心频率漂移量仅为100MHz,同时对于大的入射角度,具有中心频率的极化稳定性。     

Effects of fabricated error on transmission performance of double layer frequency selective surface configuration

1Introduction Thedoublelayerfrequencyselectivesurface(FSS)hasflattopsandsharpskirtsandhas beenwidelyappliedtotheantennareflectorfor satellitecommunicationandvariousradome.Up tothepresent,mostofthesingle layerand multi layerFSSsaredesignedbyusinginfinite planeperiodicresonantconfigurationmodel,whichsatisfiestheinfiniteperiodicboundary conditionofFloquettheorem.Thereforemany numericalanalysismethodsbasedonFloquetpe riodicmodelareemployedtosimulatethemulti layerFSSelectromagnetictransmissionp…     

基于MEMS硅基底的L波段圆极化微带天线的研究与设计

对所设计的以硅为基底,中心频率在1.9GHz的圆极化微带天线进行了介绍.由于硅的介电常数较高,导致天线效率很低,在高频率段容易产生表面波,所以采用挖空气腔来降低相对介电常数.设计出的微带天线尺寸为55 mm×55 mm,尺寸较大,因而采用了加载和曲流技术来减小天线的尺寸.在此基础上设计出2×2天线阵列,并用HFSS进行仿真,方向图和增益均达到要求.     

一种新型基片集成脊波导结构的设计

为了解决基片集成波导带宽窄的局限性,设计了一种新型的基片集成脊波导(ridge substrate integrated waveguide, RSIW)结构。该结构在传统的基片集成脊波导基础上采用了不同介电常数的两层介质板,同时在其两侧还设置了两排周期性排列的空气孔。仿真结果表明:所设计结构的单模工作带宽达到10.88 GHz,相对带宽B达到了4.42,相比其他结构的单模工作带宽和相对带宽分别提高了57%和18.8%;该结构在整个通带范围内表现出了良好的传输特性,能够覆盖整个超宽带范围的应用。该设计为解决基片集成波导带宽窄的局限性以及实现紧凑型宽带互连提供了参考。     

Frequency Dependence of the Soil Electromagnetic Properties Derived from Ground-Penetrating Radar Signal Inversion

The accuracy at which the subsurface electromagnetic properties can be identified from full wave inversion of ground penetrating radar (GPR) signals relies on the appropriateness of the model describing their frequency dependence. In this paper, we focus on the characterization of the frequency dependence of the dielectric permittivity and electric conductivity of a sandy soil subject to different water contents from inversion of GPR measurements. Based on previous studies of Lambot et al. the methodology relies on an ultrawide band (UWB) stepped-frequency continuous-wave (SFCW) radar combined with an off-ground monostatic transverse electromagnetic (TEM) horn antenna. Forward modeling of the radar signal is based on linear system transfer functions for describing the antenna, and on the exact solution of Maxwells equations for wave propagation in a horizontally multilayered medium representing the subsurface. Model inversion, formulated by the classical least-squares problem, is carried out iteratively using advanced global optimization techniques. The frequency dependence of the electromagnetic properties of the sandy soil is characterized by performing inversions of the radar signal in different and subsequent limited frequency bands, in which the electromagnetic parameters are assumed to be constant. We observed that over the entire frequency band considered in this study (1–3 GHz), the dielectric permittivity of the sand remains constant with frequency, whatever the water content is. In contrast, the electric conductivity increases significantly from 1GHz to 3 GHz, and this effect increases with water content. The frequency dependence of the electric conductivity may be adequately described using a simple linear relationship. This approach is advantageous since it limits the number of parameters to be optimized in the inverse modeling procedure.