【摘要】：頻率選擇表面(Frequency Selective Surface,FSS)是周期性排列的二維或三維結(jié)構(gòu),本質(zhì)上是一種空間濾波器,具有對(duì)不同頻率、極化、入射角度的電磁波選擇性透射或反射的特性,在隱身技術(shù)、多頻天線等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。本文主要對(duì)頻率選擇表面小型化、低剖面的實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行研究,主要研究工作由以下幾個(gè)方面組成:(1)從頻率選擇表面的工作原理出發(fā),分析了單元形狀、小型化、排列方式、介質(zhì)加載以及入射波對(duì)FSS性能的影響;闡述了柵瓣和表面波對(duì)FSS性能的影響;介紹了變分法、模匹配法、譜域法等經(jīng)典分析方法,以及矩量法、有限元法、時(shí)域有限差分法三種電磁仿真軟件主流算法。(2)闡述了最小頻率選擇表面(MEFSS)的原理,從工程實(shí)際出發(fā),設(shè)計(jì)了在X波段的帶通型MEFSS,電磁波垂直入射時(shí)-1dB相對(duì)帶寬達(dá)到40%,在偏移法線方向40°大角度斜入射的情況下,其-1dB相對(duì)帶寬仍有35%。(3)以減小單元間距可以提升角度穩(wěn)定性為理論基礎(chǔ),設(shè)計(jì)出具有大角度穩(wěn)定性的低剖面X\Ku\Ka三波段雙極化FSS,X\Ku波段在0。-80。入射角內(nèi)、Ka波段在0。-60。入射角內(nèi)性能良好,實(shí)測(cè)和仿真結(jié)果吻合;在仿真把FSS制成天線副反射面與金屬副反射面進(jìn)行對(duì)比仿真,證明其可用于工程應(yīng)用中。(4)闡述了分形技術(shù)理論并將其應(yīng)用于FSS設(shè)計(jì)中,實(shí)現(xiàn)了 FSS單元尺寸的縮減,并使用單層加載的高介電常數(shù)介質(zhì)板設(shè)計(jì)了 X/Ka/W 三波段頻率選擇表面,單元間距小型化至λ/13,厚度僅有λ/50,獲得了極好的角度穩(wěn)定性,0°-80°入射時(shí),X/Ka波段的諧振點(diǎn)穩(wěn)定,W波段的柵瓣被抑制,獲得了良好的反射帶,具有對(duì)不同極化電磁波的大角度穩(wěn)定性,可用于X/Ka/W三波段天線中。
【學(xué)位授予單位】：南京信息工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TN713
【圖文】：

頻率選擇表面足周期性排列的金屬貼片或縫隙組成的：：維或：：維結(jié)構(gòu)，本質(zhì)上足逡逑空間濾波器，對(duì)電磁波的不同頻率、極化、角度Q囎挪煌南煊Α＜偕璧繾穎幌拗圃諼掊義舷蕹さ南傅枷呱�，典^緋》較虼怪庇詰孛媸鼻移矯娌ㄈ繽跡玻雹僑肷涫保肷洳ǖ緋》藉義舷蠔偷枷咂叫�，道`永椿卣竦矗肷洳ǖ哪芰懇徊糠腫傻繆荊康畝�，…部分眽睦`渝義銜�，謸]幸徊糠旨絳ィ唬聊常�？频率入射能量正好完全转化为道`擁畝芑蟣晃�，辶x銑浦靶癡竦恪�，绰栦^拇湎凳�。典^枷呷繽跡玻保ǎ猓┓胖肨，入射波的電場(chǎng)方逡逑向和電子的運(yùn)動(dòng)方向垂直，電子無(wú)法運(yùn)動(dòng)，對(duì)入射波沒(méi)有影響，此時(shí)傳輸系數(shù)為Ｕ逡逑一一－一１邋一一一ｎ逡逑－廣一邐ｒ一一邐！逡逑ｋＥ邋Ｉ邐．Ｅ邋Ｉ逡逑Ｉ邐！邐！邐逡逑Ａ邋！邐！逡逑Ｈ邋Ｉ邐１１邋Ｉ逡逑＇邐Ｊ邐Ｉ邐ｊ逡逑Ｉ邋一 一一邐Ｉ邋一一一－逡逑Ｕ邋－－邐Ｕ邋—邋一逡逑（ａ）邐（ｂ）逡逑圖２．１（ａ）電場(chǎng)方向與導(dǎo)線平行邐圖２．１邋（ｂ）電場(chǎng)方向．４導(dǎo)線垂直逡逑甲而波入射時(shí)，每個(gè)周期單元都會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，產(chǎn)生的散射場(chǎng)與入射場(chǎng)疊加后，逡逑形成空間的總場(chǎng)，Ａ入射波和單元的諧振尺寸相Ｍ＇ｌT，感應(yīng)電流的幅度具有最大值。按逡逑最基本的原理，ＦＳＳ分為貼片型和與之互補(bǔ)的在金屬板上開(kāi)槽產(chǎn)生縫隙組成的孔徑型，逡逑貼片型ＦＳＳ在主諧振時(shí)全反射入電磁波

．２頻率選擇表面的技術(shù)參數(shù)逡逑．２．Ｐ１Ｖ兒形狀逡逑單元的形狀決定ＦＳＳ的諧振帶寬、角度穩(wěn)定性、極化穩(wěn)定性，在多頻ＦＳＳ設(shè)計(jì)中，逡逑兀形狀直接決定了多頻諧振中高頻諧振點(diǎn)與低頻諧振點(diǎn)的倍數(shù)，即頻間距。頻率選擇逡逑面的單兒形狀決定感丨、Ｖ：電流的分布，是決定頻率選擇表面頻率響應(yīng)最重要的ｗ尜，決逡逑了邋ＦＳＳ的諧振帶寬、角度穩(wěn)定性、極化穩(wěn)定性等。如圖２－３常用的頻率選擇表面單逡逑主要分為環(huán)形單元、板形單元、中心連接形單元這三種基本類(lèi)型。常用的環(huán)形巾兒包逡逑正方形環(huán)，Ａ邊形環(huán)，圓環(huán)形等；常用的板型單元包括方形板，六邊形板，㈣形板等：逡逑用的中心連接形中．兀包括偶極子形十字形，Ｉ形，Ｙ形，耶路撒冷丨字形等。逡逑環(huán)形單元如圖（ａ）所示，在電磁波諧振頻率波長(zhǎng)約等于其…個(gè)周長(zhǎng)時(shí)發(fā)生諧振，逡逑

(b)帶陰型FSS

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前5條

1 李方舟;楊林;;用于毫米波/紅外復(fù)合制導(dǎo)的新型分形頻率選擇表面設(shè)計(jì)[J];微波學(xué)報(bào);2014年S1期

2 侯新宇,萬(wàn)偉,佟明安,龔誠(chéng);介質(zhì)損耗對(duì)頻率選擇表面?zhèn)鬏斕匦缘挠绊慬J];電子科學(xué)學(xué)刊;2000年05期

3 侯新宇,萬(wàn)偉,佟明安,萬(wàn)國(guó)賓;帶有多層介質(zhì)襯底FSS的損耗和帶寬特性分析[J];微波學(xué)報(bào);1999年04期

4 馬金平,焦永昌,毛乃宏,陳國(guó)瑞;圓環(huán)單元頻率選擇表面的優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[J];西安電子科技大學(xué)學(xué)報(bào);1999年06期

5 李京鳴;章文勛;;用譜域法分析含介質(zhì)襯底的頻率選擇表面[J];微波學(xué)報(bào);1989年04期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前4條

1 朱熙鋮;微波毫米波基片參數(shù)提取與平面無(wú)源元件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];東南大學(xué);2015年

2 王秀芝;小型化頻率選擇表面研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院(長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所);2014年

3 鄭書(shū)峰;頻率選擇表面的小型化設(shè)計(jì)與優(yōu)化技術(shù)研究[D];西安電子科技大學(xué);2012年

4 許戎戎;基于集總元件加載和分形結(jié)構(gòu)的多頻頻率選擇表面研究[D];南京理工大學(xué);2009年

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1 高超;基于人工電磁材料的全介質(zhì)頻率選擇表面的研究[D];南京郵電大學(xué);2016年

2 李方舟;毫米波帶通頻率選擇表面的研究[D];西安電子科技大學(xué);2014年

3 朱鵬剛;頻率選擇表面仿真設(shè)計(jì)與優(yōu)化[D];蘭州理工大學(xué);2012年

4 李緒平;頻率選擇表面及分形結(jié)構(gòu)在其中的應(yīng)用[D];西安電子科技大學(xué);2006年

本文編號(hào)：2775903