頻率選擇表面本質(zhì)是一種空間濾波器,與照射到其表面的電磁波會發(fā)生相互作用,使這些電磁波有選擇性的通過這個平面,在一定頻段內(nèi),會呈現(xiàn)全反射或全透射的現(xiàn)象,在通信領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛。正因為頻率選擇表面這種特性,對其研究一直是電磁學領(lǐng)域研究的熱點。論文針對平面和曲面頻率選擇表面電磁特性的研究,引入時域有限差分算法這一處理方法,該算法從麥克斯韋方程出發(fā),在時間和空間上,對電場分量和磁場分量進行離散,從而求解空間電磁場。在平面波垂直入射的條件下,針對平面的頻率選擇表面,可以采用周期邊界條件,只對其中一個單元計算,便可以分析該頻率選擇表面的傳輸特性;針對曲面的頻率選擇表面,可以利用算法對整個模型計算。通過應(yīng)用時域有限差分算法完成對頻率選擇表面的數(shù)值分析,并與仿真軟件的結(jié)果對比,驗證時域有限差分算法的準確性和高效性。論文主要工作從以下幾個方面進行:首先,介紹了頻率選擇表面和時域有限差分算法的研究背景,簡述頻率選擇表面的定義、分類、工作機理,以及時域有限差分算法在分析頻率選擇表面時用的一些基本理論知識,包括基本迭代公式、吸收邊界條件、周期邊界條件以及一維和二維的Floquet定理等;其次,在采用時域有限差... 

【文章來源】：曲阜師范大學山東省

【文章頁數(shù)】：61 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

1論文基本框圖

第2章頻率選擇表面時域有限差分算法基本理論9圖2.1.1FDTD離散中的Yee元胞最后可以得到離散化處理后，直角坐標系下FDTD的迭代公式，其中x，y，z三個方向上電場分量分別為：ziHkkjiHjyiHkkjiHjmCBAkjiEmkjiECnynynznznxnx21,,2121,,21,21,21,21,21,,21,,212/12/12/12/11(2.1.7)xiHkkjiHjziHkkjiHjmCBkjiEmkjiECAnznznxnxnyny,21,21,21,2121,21,21,21,,21,,21,2/12/12/12/11(2.1.8)yiHkkjiHjxiHkkjiHjmCBkjiEmkjiECAnxnxnynynznz21,21,21,21,21,,2121,,2121,,21,,2/12/12/12/11(2.1.9)式中：

第2章頻率選擇表面時域有限差分算法基本理論15(a)結(jié)構(gòu)示意圖(b)等效電路圖(c)透射特性圖圖2.2.3孔徑型FSS單元結(jié)構(gòu)當電磁波入射到貼片型FSS時，會在金屬貼片F(xiàn)SS表面產(chǎn)生感應(yīng)電流。也就是說，照射到FSS表面電磁波會分成兩種狀態(tài)，一種是轉(zhuǎn)換為可以引起電子振蕩的動能，一種是繼續(xù)穿過FSS進行傳播。當入射電磁波的頻率與諧振頻率保持一致時，貼片型FSS會呈現(xiàn)全反射特性，使得透射系數(shù)為零；反之，當入射電磁波的頻率與諧振頻率不一致時，貼片型FSS的入射電磁波會全部通過FSS進行傳播。同樣，當電磁波入射到孔徑型FSS時，會引起電子移動，并且在孔徑周圍形成感應(yīng)電流。當入射電磁波的頻率與諧振頻率保持一致時，呈現(xiàn)全透射特性；當與諧振頻率不一致時，透射系數(shù)會減小，同時入射電磁波會發(fā)生反射。2.2.2Floquet定理介紹在分析FSS的電磁特性時，通常是把FSS陣列看做無限陣來處理，只需要分析其中一個單元便可分析出整個陣列的相關(guān)特性。當無限大的FSS結(jié)構(gòu)[41][64]陣列引入入射波后，其特殊的性質(zhì)會引起它周圍場幅度和相位差都具有規(guī)律性，主要表現(xiàn)為場幅度呈現(xiàn)周期性，相位上也呈現(xiàn)有規(guī)律的相位差，這稱為Floquet定理[7-8][10-11][19]，該定理是分析FSS等周期結(jié)構(gòu)電磁特性的基本定理。下面對定理進行分析。圖2.2.4一維周期結(jié)構(gòu)

【參考文獻】：
期刊論文
[1]一種新型目標RCS快速計算方法[J]. 齊玉濤,張馨元,李皓.  中國高新科技. 2019(10)
[2]基于FDTD算法的周期結(jié)構(gòu)分析[J]. 許林青,趙建平,張仕順,楊君,徐娟.  通信技術(shù). 2019(04)
[3]一體化曲面共形頻率選擇表面雷達罩[J]. 王向峰,高炳攀,任志英,林炎章,陳盈.  光學精密工程. 2018(06)
[4]基于FDTD方法的復雜目標RCS數(shù)值計算[J]. 許鑫,朱安石,楊勇,蔚建斌.  無線電工程. 2015(07)
[5]使用新型頻率選擇表面反射板來提高超寬帶天線的性能[J]. 黃惠芬,張少芳.  新型工業(yè)化. 2013(12)
[6]排列方式對Y形單元厚屏頻率選擇表面?zhèn)鬏斕匦缘挠绊慬J]. 吳楠,汪劍波,盧俊,陳新邑.  長春理工大學學報(自然科學版). 2013(06)
[7]曲面有限大頻率選擇表面?zhèn)鬏斕匦缘姆治鯷J]. 郭興旺,李尚生,陳佳林.  無線電工程. 2012(12)
[8]雙層頻率選擇表面的優(yōu)化設(shè)計[J]. 胡曉晴,夏同生,唐光明,董金明.  現(xiàn)代電子技術(shù). 2012(05)
[9]大規(guī)模柱面頻率選擇表面電磁特性分析[J]. 何小祥,薛尉,徐偉,金魁,袁中毅.  南京理工大學學報. 2012(01)
[10]周期性狹縫陣列的等效電路機理[J]. 蒙志君,呂明云,武哲,王立峰.  微波學報. 2010(06)

碩士論文
[1]周期結(jié)構(gòu)電磁特性的時域有限差分算法研究[D]. 李燕茹.南京理工大學 2018
[2]共形頻率選擇表面的研究與優(yōu)化[D]. 劉兵.電子科技大學 2017
[3]基于迭代FDTD法分析任意入射角度下周期結(jié)構(gòu)的傳輸特性[D]. 沈晨陽.安徽大學 2016
[4]多尺度時域有限差分法研究[D]. 黃靜.南京理工大學 2015
[5]曲面頻率選擇表面的研究與實現(xiàn)[D]. 梁冰苑.北京理工大學 2014
[6]頻率選擇表面的設(shè)計與仿真計算[D]. 楊澤波.中南大學 2014
[7]基于組合單元的頻率選擇表面設(shè)計[D]. 劉穎.華中師范大學 2013
[8]多層不同周期頻率選擇表面的電磁響應(yīng)特性研究[D]. 何佳.長春理工大學 2013
[9]一種雙波段頻率選擇表面結(jié)構(gòu)單元的設(shè)計與研究[D]. 李沐.南京郵電大學 2012
[10]基于FDTD方法的頻率選擇表面建模和應(yīng)用研究[D]. 趙芳芳.南京航空航天大學 2012



本文編號：3260427