發(fā)布時(shí)間：2020-04-11 14:56

【摘要】：頻率選擇表面(FSS)是一種具有頻率選擇功能的,由一層或多層金屬片周期性排列形成的一種周期金屬結(jié)構(gòu)。頻率選擇表面可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于電磁波頻率的篩選以及完成對(duì)電磁波入射、傳輸以及反射的控制。近年來(lái),隨著對(duì)頻率選擇表面研究的不斷深入,越來(lái)越多的金屬單元結(jié)構(gòu)和排列方式被應(yīng)用到FSS中,可以通過(guò)改變這些結(jié)構(gòu)來(lái)控制FSS的中心頻點(diǎn)、帶寬、頻率穩(wěn)定度等參數(shù)。它可以應(yīng)用在吸波材料、抗電磁波干擾、電磁兼容以及雷達(dá)隱身技術(shù)等各個(gè)方面。本文主要針對(duì)頻率選擇表面(FSS)的雙頻和小型化等特性開展研究,闡述了FSS的基本結(jié)構(gòu)以及FSS的基本特性包括對(duì)影響FSS性能參數(shù)的分析以及FSS小型化的方法。通過(guò)FSS基本理論分析提出了一種單頻FSS和三種雙頻FSS。并且設(shè)計(jì)了一種新型的小型化雙頻FSS結(jié)構(gòu),通過(guò)對(duì)該雙頻小型化頻率選擇表面的參數(shù)分析,進(jìn)而仿真驗(yàn)證其良好的帶寬和極化、角度穩(wěn)定性,而且小型化設(shè)計(jì)與雙頻設(shè)計(jì)都達(dá)到良好的效果。從而實(shí)現(xiàn)一種雙頻帶阻的頻率選擇表面。并完成對(duì)該雙頻率小型化頻率選擇表面的測(cè)試。首先設(shè)計(jì)了一種中心頻率為2.25GHz的單頻率帶阻頻率選擇表面,通過(guò)采用金屬帶條的新型折疊方式使得單元的尺寸明顯縮小,單元邊長(zhǎng)和最大波長(zhǎng)之比為0.038,并分析了平面波不同入射角度時(shí)的傳輸系數(shù),傳輸系數(shù)小于-15d B的最小帶寬為0.06GHz,最大帶寬為0.14GHz,頻偏小于1.79%。并對(duì)該單頻帶阻頻率選擇表面進(jìn)行了測(cè)試,測(cè)試結(jié)果帶寬較寬,頻率偏移率較小,性能良好。之后設(shè)計(jì)兩款雙頻率帶阻頻率選擇表面,使之帶內(nèi)傳輸系數(shù)小于-15d B同時(shí)滿足2.3GHz和/5.9Ghz螺旋結(jié)構(gòu)FSS以及3GHz/5GHz彎折結(jié)構(gòu)FSS。螺旋結(jié)構(gòu)FSS采取對(duì)稱的金屬帶條結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì),上下兩層金屬貼片之間采用金屬過(guò)孔相連接。單元邊長(zhǎng)和波長(zhǎng)(最大)之比為0.039。彎折結(jié)構(gòu)由外框和中心結(jié)構(gòu)構(gòu)成,中心結(jié)構(gòu)為四個(gè)向外開口的折線結(jié)構(gòu),在每個(gè)折線結(jié)構(gòu)的末端設(shè)計(jì)一個(gè)金屬過(guò)孔與背面相連,背面則是采用金屬條彎折結(jié)構(gòu)連接過(guò)孔,很好的利用了背面區(qū)域使得該頻率選擇表面的尺寸進(jìn)一步縮小。該結(jié)構(gòu)的電尺寸數(shù)值為0.1,該結(jié)構(gòu)的最小帶寬為0.042GHz。最后設(shè)計(jì)一款新型雙頻率帶阻頻率選擇表面,該結(jié)構(gòu)由尺寸為16mm的介電常數(shù)為4.4的介質(zhì)以及上下兩層金屬貼片構(gòu)成。金屬貼片的構(gòu)成可以分為兩個(gè)部分,第一個(gè)部分是外框部分由邊長(zhǎng)為15.4mm的正方形金屬條構(gòu)成,僅附著在介質(zhì)板的單側(cè)。第二個(gè)部分為中心折疊環(huán)部分,該部分由四個(gè)向外彎折的結(jié)構(gòu)構(gòu)成,在中心附近的金屬條末端采用8個(gè)金屬過(guò)孔與背面結(jié)構(gòu)相連接。該頻率選擇表面單元邊長(zhǎng)和波長(zhǎng)(最大)之比為0.085,垂直入射帶寬為0.1GHz和0.4GHz,頻率偏移率小于2.5%,很好的實(shí)現(xiàn)了小型化的目標(biāo),帶寬較寬且頻率穩(wěn)定。
【圖文】：

圖 1-1 FSS的基本結(jié)構(gòu)1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展分析對(duì)于頻率選擇表面的研究最早可以追溯到十七世紀(jì)。當(dāng)時(shí)美國(guó)的科學(xué)Fransis Hopinson 發(fā)現(xiàn)了光的衍射現(xiàn)象，美國(guó)科學(xué)家 David Rittenhouse 在研究衍光柵物理定律時(shí)，，發(fā)現(xiàn)了當(dāng)自然光通過(guò)絲帶手繩后會(huì)發(fā)生散射現(xiàn)象并由此創(chuàng)立頻率選擇表面的基本理論。在 19 世紀(jì)后期，德國(guó)物理學(xué)家 Hert，使用金屬代替絲設(shè)計(jì)了柵欄，并對(duì)電磁波進(jìn)行了類似的光譜分離實(shí)驗(yàn)。隨著晶體衍射現(xiàn)象的研出現(xiàn)，類似 David Rittenhouse 對(duì)光譜分離實(shí)驗(yàn)的柵欄研究也從一維帶柵的研究展到對(duì)、多維柵欄的研究[8]。在 1919 年，Marconi 和 Franldh 設(shè)計(jì)出一個(gè)拋物面射器。拋物面反射器是由不連續(xù)的水平柵表面構(gòu)成，他的實(shí)質(zhì)是是一種二維的頻選擇表面[9]，他們將這個(gè)拋物反射面申請(qǐng)了專利[10]。近十年，F(xiàn)SS 的研究也取得了一定的進(jìn)展。加拿大蒙特利大學(xué)的 Wu Ke 教

三維FSS結(jié)構(gòu)
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN713;O441

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前7條

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相關(guān)博士學(xué)位論文 前3條

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相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

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本文編號(hào)：2623719