双屏频率选择表面传输特性的研究

应用广义散射矩阵和矩量法对双屏圆环单元频率选择表面(Frequency Selective Surfaces简称FSS)、双屏Y环单元FSS和双屏Y孔单元FSS的传输特性进行了数值计算及分析.采用镀膜和光刻技术制备出相应单元图形的单屏FSS,利用精密装配技术将两单屏FSS进行装配,制备出相应的双屏FSS实验件;在微波暗室内用矢量网络分析仪测试了双屏FSS的传输系数,测试值与数值结果基本一致.结果表明:双屏FSS的传输系数曲线具有宽带宽和陡降截止的频率特性,其电磁散射特性较单屏FSS有很大的改善.     

频率选择表面技术在导弹电子战中的应用

简要说明了频率选择表面在导弹电子战中应用的必要性、可行性和迫切性，希引起我们足够重视。     

多层频率选择表面的分析

本文利用矩量法和广义散射矩阵理论分析了多层频率选择表面的散射特性。通过引入广义波导概念,可以统一分析单元形状为任意的多层频率选择表面。作为示例,计算了几种不同结构频率选择表面的散射特性,结果与文献中给出的数据相符。     

双屏频率选择表面中间电介质层对传输特性的影响规律

应用模式匹配分析技术,研究了中间加载电介质层的双屏Y孔单元频率选择表面(FSS)的电磁波传输特性.讨论了中间电介质层介电常数、厚度以及传输损耗值对双屏FSS结构的中心频率、传输带宽及传输损耗的影响规律.计算结果表明,双屏FSS中间加载的电介质层可以优化传输特性.     

双阻带红外频率选择表面的设计

为实现在中、远红外两个大气窗口的低透过率,设计了一种基于六边形环状结构的双屏红外频率选择表面（FSS）,利用CST电磁软件进行仿真分析,发现该FSS在3~5 m和8~14 m两个波段内的平均透过率低于2.5%,实现了红外波段的双阻带;采用表面电流模式分析法和有效介质理论分析了该FSS的滤波机理,发现不同谐振点处由于屏间耦合或屏内单元间的耦合在谐振单元表面感应出对称分布的电流从而使散射总场增强,形成增强型反射,即比较理想的红外光阻带;最后研究了电磁波的极化方式、入射角度、介质属性以及结构参数对FSS传输特性的影响。结果表明该FSS具有良好的偏振稳定性和角度稳定性,介质属性和结构参数对其传输特性有较大影响。     

全金属频率选择表面设计与验证

为解决星体资源有限导致天线安装数量受限问题,针对K/Ka/EHF三频共用反射面天线的关键部组件――基于频率选择表面(FSS)的副反射器进行研究。概述了三频共用反射面天线系统的基本架构,选择双曲面型带通全金属FSS作为天线系统的副反射器;采用Floquet原理与有限元分析结合的方法,利用Ansys HFSS15作为分析工具进行仿真设计,仿真结果表明通带插损小于0.3 dB,2个模式的幅度差小于0.2 dB,相位差小于2.5°,带外抑制大于25.9 dB。最后对加工生产的副反射器进行了性能测试,测试结果与仿真分析结果一致,为星载反射面天线三频共用提供了技术支持。     

太赫兹波段频率选择表面的设计与测试

讨论了太赫兹波段频率选择表面(FSS)在天文探测、遥感卫星以及航天器辐射计系统中的应用。对太赫兹波段频率选择表面的设计、加工及测试方法进行了研究。介绍了太赫兹波段频率选择表面的设计、分析方法及电磁仿真软件。由仿真及实测结果可知,太赫兹频段的频率选择表面由于受限于物理尺寸,造成了设计、加工及测试上的困难,其性能与其他频段相比更易于受到加工精确度的影响。在实际加工过程中,应尽量采用微纳加工技术进行加工。而在设计频率选择表面时,应当充分考虑器件厚度以及单元形状对加工造成的影响。测试过程中应当尽量避免反射回路造成的多次回波。     

频率选择表面等效电路的计算与分析

提出一种利用全波数值计算和等效电路理论反演介质中频率选择表面(FSS)等效电路的方法。该方法物理过程直观,适用于任意形状FSS等效电路的精确求解。采用经典方环型FSS,验证该等效电路提取方法的可行性。最后采用该方法研究圆形缝隙型FSS结构尺寸、介质材料以及电磁波入射角对其等效电路参数的影响规律,为后续FSS等效电路研究及快速设计奠定理论基础。     

频率选择表面纺织材料应用

采用频率选择表面结构的纺织材料实现了纺织品和电子元件的完美结合,赋予了传统纺织品智能化的新功能。提出了设计频率选择表面纺织材料的可视化传输线方法,并实现了频率选择表面纺织材料在雷达吸波材料、织物天线性能改善以及频率选择性通信窗上的应用。     

双通带三维频率选择表面设计及分析

为了满足现代通信设备双频带的要求,提出了一种双通带三维频率选择表面(Three Dimensional Frequency Selective Surface, 3D FSS)。所提出的3D FSS单元结构是由平行平板波导(Parallel Plate Waveguide, PPW)结构和方同轴波导(Square Coaxial Waveguide, SCW)结构组合而成。在PPW传播路径中,通过加载金属通孔和环形槽,构成2个相同的1/4波长谐振器,在电磁耦合作用下产生二阶低频通带;环形槽处不连续性引起的电磁波反射引入一个传输零点。在SCW传播路径中,通过加载环形槽,构成2个相同的短SCW谐振器,耦合产生二阶高频通带。通过对传输零极点处的电场矢量分布和设计参数进行分析,阐明了3D FSS的工作机理。仿真结果显示,该3D FSS的低频和高频通带3 dB相对带宽分别为10.74%和6.89%,通带比为1.32,单元结构的电尺寸为0.13λ₀×0.13λ₀,具有双极化特性,在0°～40°具有良好的角度稳定性。     

Ka波段宽频带频率选择表面设计

随着毫米波技术的发展和毫米波天线的广泛应用,提出了对毫米波雷达隐身的要求。基于耦合和谐振原理,设计了一种Ka波段带内透过的单层频率选择天线罩。利用谱域法对频选天线罩进行了分析计算。优化得到的天线罩仿真结果在Ka全波段内平均插入损耗小于1 dB,在45毅扫描角内35 GHz的S21 >-1. 7 dB,实现X 波段和Ku波段内的透过率小于-11 dB。最后,对频选罩的相关参数特性进行了分析,便于针对其他电性能要求进行优化改进。     

毫米波／红外频率选择表面研究

毫米波与红外相复合的遥、近感系统中，天线的复用是一个关键问题。本文提出用频率选择表面来设计复用融面，实现透过毫米波而反射红外的双工性能。理论分析和实验结果都证明了该方案的有效性，样品对毫米波的透过率和对红外的反射率均可大于９０％。该复用面还具有适用于双色红外系统的优点，克服了光学结构仅可用于单色红外的不足。     

基于方环形单元的新型频率选择表面设计

在传统方环形FSS 结构基础上进行改进,设计出一种新型结构单元,并进行了实物加工与测试,结果表明,新型结构单元比传统结构拥有更好的频率选择特性。通过曲折线设计和加入垂直枝节,使整个新型单元结构尺寸降低为传统单元尺寸的28.6%左右,有效地实现了对FSS 小型化设计。同时,新型单元在不同入射条件下,谐振频率漂移量维持在0.04 GHz左右,拥有较高的角度稳定性与极化稳定性。     

具有角度稳定性的频率选择表面

利用十字图案与自身旋转45°叠加得到的图形为基本周期单元,设计了一种新型周期图案的频率选择表面(FSS)。利用模式匹配法对常用十字周期图案FSS和这种新型周期图案FSS进行了理论上的对比分析,同时进行了实验测试,测试与理论仿真基本一致,结果表明:两者都具有对不同偏振方式正入射波的稳定性,但是优化的新型周期图案FSS的大角度入射偏振稳定性及中心频率的角度稳定性都优于常用十字周期图案FSS,对于不同的投射角度,中心频率处的传输损耗接近为零。     

用于检测血清中毒品的频率选择表面的设计

本文基于频率选择表面(Frequency Selective Surface,FSS)的空间滤波性能设计了一个响应频带在可见光及更短波段的带阻型频率选择表面,用于血清中冰毒的检测。结合已有的设计经验和仿真测试结果提出了双屏方环FSS单元结构,通过为其设定适当的结构参数初步实现了600～1 000 THz的阻带。在此基础上分析了影响频率选择表面传输性能的各项参数,分析了方环尺寸大小、中间介质层厚度、介质层介电常数等对FSS传输性能的影响;基于此,综合考虑各项参数的影响,利用仿真软件HFSS进行了多次仿真求解,得到最优情况下的方环外边长为120 nm,内边长为100 nm,单元周期为140 nm,介质厚度为60 nm,金属贴片为厚度10 nm的银,介质层材料为介电常数是2.08的Neltec NY9208。所得到的最优情况下的FSS单元结构阻带为500-1 000 THz,带内透射率可达到5%以下,通带为1 000-1 600 THz,带内透射率可达到90%以上,可以实现滤除血清自身荧光信号的设计目标。     

具有宽频特性带通频率选择表面的设计

基于高阶特性的频率选择表面（FSS）有更好的带宽展宽性,提出了利用高阶带通FSS的方法 来 设计具有宽频特性的带通FSS。设计了一种基于圆结构具有五层结构的FSS,利用仿真软件对 FSS单元进行计算和分析。分析结果表明：此五层结构的FSS具有三阶单通带性能,其绝对 带宽达到6.07 GHz,相对带宽达到72%,通带平稳光滑,通带内插损小,对不同角 度、 不同极化方式入射的电磁波保持很好稳定性。此FSS具有很稳定的宽频特性,从而验证了此 宽频带通FSS设计方法的可行性。     

一种带通能量-频率选择表面设计

针对现有的能量选择表面往往对入射角度比较敏感或频率选择特性不理想的情况,设计一种角度不敏感的带通能量-频率选择表面。该表面包含3层金属屏;上下两层为方形金属贴片和接地金属化过孔,中间层为刻蚀耶路撒冷十字缝隙,上下两层金属贴片与金属化过孔间有PIN二极管连接,最后通过仿真验证了该方法的有效性。     

十字型偶极子频率选择表面的电磁散射特性

研究了有介质衬底十字型偶极子频率选择表面的电磁散射特性。首先根据Ｆｌｏｑｕｅｔ定理得到各区域中的场分量表达式；然后由边界条件导出关于贴片上电流分布的积分方程；最后采用矩量法求解积分方程。文中给出了若干数值算例，结果与已有文献中的数据和实测结果吻合很好。     

频率选择表面对阵列天线的影响分析

设计了一款频率选择表面和微带贴片天线阵,分析了阵列天线的雷达横截面积(RCS)随入射电场波角度以及频率的变化,并对比加了频率选择表面前后天线RCS的变化,讨论了频率选择表面对阵列天线RCS的影响。从计算结果可以看出,频率选择表面作为天线罩以降低电子设备RCS值是可行的。