90°极化转换的带通频率选择表面设计研究

基于基片集成波导(Substrate Integrated Waveguide,SIW)技术设计了一款具有90°极化转换特性的高性能带通频率选择表面(Band-pass Frequency Selective Surface,BP-FSS)。该FSS的单元结构由上下金属表面有相互垂直"h"形槽缝的矩形SIW谐振腔构成,电磁仿真软件CST MWS仿真结果表明:在16.35~16.53 GHz内,FSS的SIW谐振腔工作于TM120和TM210模式,电磁波能透过FSS结构且极化方向发生了90°的转换。入射角在45°范围内发生变化时,BP-FSS保持良好的带外抑制和角度稳定。     

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。     

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。     

曲面双层带通频率选择表面天线罩设计

针对复杂曲面外形严重影响频率选择表面（ FSS)天线罩传输特性的问题,提出了一种基于表面寻迹技术的曲面FSS天线罩设计方法。首先通过平面网格剖分对曲面进行拟合及表征,然后采用表面寻迹算法对FSS阵列的排布位置进行计算,最后将平面FSS结构投影于曲面外形,从而提高了曲面FSS阵列的排布及建模精度。采用该方法完成了某K频段A夹层曲面FSS天线罩的设计及测试,结果表明该曲面FSS罩的传输特性与平面FSS基本一致,且对天线辐射方向图影响较小,有效消除了复杂曲面外形对天线罩传输特性的影响。     

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。     

二阶双通带频率选择表面的设计与验证

设计了一种具有良好带通性能的二阶双通带高阶频率选择表面(FSS)。该FSS结构是在两层介质板上加载三层金属层。利用仿真软件对FSS结构进行计算,并加工实验样件并测试。结果表明:这种三层FSS具有二阶双通带性能,它的3 dB通带分别为10.26~12.24 GHz和16.61~17.49 GHz,两通带平稳光滑,中心插损小,且对不同角度、不同极化方式入射的电磁波保持很好的稳定性。     

基于Y 型频率选择表面的小型化设计*

设计了一种基于Y型的带阻型小型化频率选择表面,其单元的等面积正方形尺寸仅为0.057λ0×0.057λ0,厚度仅为0.021λ0。新型单元通过对传统Y型结构的分支向内进行规则的弯折来增大Y型单元的臂长,增加单元的谐振长度,从而增大了单元的等效电感与电容,提升了空间利用率。单元面积的减少,提高了单元的小型化效果,同时减小了单元间的距离,使频率选择表面具有较好的角度稳定性。仿真和测试结果表明,这种小型化单元对于不同角度入射的TE和TM波都具有很好的稳定性,其单元面积比谐振频率相同的传统Y形单元的面积减小了约96.3%,具有良好的带阻特性。     

基于导电聚合物的太赫兹频率选择表面

导电聚合物材料聚3,4-乙撑二氧噻吩(PEDOT)：聚4-苯乙烯磺酸盐(PSS)是一种在太赫兹波段很有潜力的多功能材料。为了验证其代替金属应用于太赫兹超材料(MMs)中的可能性,设计了一个基于二甲基亚砜(DMSO)掺杂PEDOT:PSS的太赫兹频率选择表面(FSS),并通过CST Microwave Studio软件模拟了该FSS在太赫兹波段的性能。研究结果表明,该FSS在谐振频率下可实现强带阻,调制深度可达50 dB。     

基于十字形的改进新型频率选择表面

通过对传统的十字单元进行改进,设计了两种新型单元的频率选择表面( FSS)。利用谱域分析法,从理论上分析了传统十字单元和新型单元FSS,研究了TE 波入射时角度变化和大角度入射下极化方式变化对中心频率的影响。仿真结果表明：在TE 波从 0°～60°以不同角度入射时,传统十字单元的中心频率漂移为420 MHz,两种新型单元中心频率的漂移量分别为180MHz 和210MHz, 减少了1/2 以上;在45°不同极化方式的波入射时,传统十字单元中心频率的漂移量为990MHz,两种新型单元的漂移量为150MHz 和120MHz,减少了2/3 以上。与传统十字单元相比,两种新型FSS 单元均能实现TE 波入射时的角度稳定性和大角度入射时的良好的极化稳定性,为FSS 在天线雷达领域中的应用提供了基础。     

一种低频段小型化带通频率选择表面天线罩设计

具有陡峭截止性能的带通型频率选择表面(Frequency Selective Surface,FSS)在低频段天线设计中有重要应用需求,而传统带通型FSS设计在低频段存在单元尺寸过大和散射栅瓣等问题。为此,提出了一种低频段小型化的带通型FSS天线罩。该结构通过多层非谐振型FSS级联而成,并采用介质加载和FSS单元交叉曲折等小型化设计技术,使其具有S频段二阶带通空间滤波特性,相对带宽达到25%。同时,FSS单元尺寸减小至1/16λ0（λ0为中心工作波长）,天线罩电厚度约为1/20λ0 。基于带通FSS的等效电路模型,给出了详细的FSS单元小型化设计过程,完成了该S频段小型化二阶带通型FSS天线罩实物样件加工和传输特性测试工作,测试结果与全波仿真结果吻合较好。     

一种新型复合带通型频率选择表面研究

带通型频率选择表面在空间电磁波滤波上有重要作用,本文提出并计算和仿真了一种复合型频率选择表面单元结构,在12 GHz到18 GHz仿真得到2 GHz的-3 dB带宽.在实验室条件下进行了远场区透射性能实验,介绍了实物FSS板参数和制作工艺;实验设备准备过程;实验方法与步骤.实测结果与仿真结果对比证实了该FSS结构具有良好的空间电磁波选频滤波能力.     

基于单层频率选择表面的轻质宽频吸波体设计

为解决现有的微波吸波体不能同时具有低面密度和高吸收率的问题,提出了一种电阻式闵可夫斯基环频率选择结构(RMLFSS).RMLFSS整体厚度为6.6 mm,面密度不超过0.678 kg/m2.RMLFSS有三层,分别是电阻频率选择表面(RFSS)、PMI泡沫板和金属地面.RFSS由打印在PI薄膜上的闵可夫斯基环阵列构成,...     

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。     

基于滤波器电路设计多层带通频率选择表面

针对传统多层频率选择表面（frequency selective surface，FSS）的设计存在计算量大、耗时长等问题，提出了一种基于滤波器理论和FSS等效电路设计多层FSS的方法.该方法先由滤波器理论综合得到多层FSS的等效电路，再利用FSS等效电路的反演方法将其电路模型转换成多层FSS的结构参数.物理过程简单直观，可以实现任意层数的高阶FSS的快速精确设计.为了验证该方法的准确性，完成了一种K波段带通型三阶FSS天线罩设计以及实物样件加工、测试.测试结果表明该天线罩的传输曲线与滤波器理论设计结果基本一致，且对天线辐射方向图的影响较小，为多层FSS的精确设计提供了一种精确理论设计方法.     

基于频率选择表面的毫米波压缩感知成像

基于频率选择表面,提出了一种毫米波压缩感知成像方法。通过在频率选择表面单元中加载开关二极管,并随机控制它们处于开/关状态,设计了一种可随机切换的新型毫米波成像掩膜板。通过将这种随机掩膜板放置于毫米波天线上,能够构造出相应的随机测量矩阵并获取足够多的有效测量次数。利用恢复重构算法进行了成像仿真验证,结果证实了所提方法的可行性。     

频率选择表面结构吸波体的电磁特性研究

采用时域有限差分法(FDTD)计算了蝶形和方环形FSS单元图形的反射与传输特性以及反射信号与入射信号的相位关系,并对计算结果进行了分析.结果表明电磁波的干涉相消是FSS吸波体吸波的主要原因,并且当反射电磁波满足2nπ的相位关系时才能达到最佳吸波效果;FSS吸波体的中心频率随介质层厚度的增加而下降;介质层厚度为5 mm时...     

基于电阻型频率选择表面的超宽带紧耦合阵列

针对接地板严重影响紧耦合天线阵列(Tightly Coupled Array,TCA)阻抗带宽的问题,设计了一种基于电阻型频率选择表面(Resistive Frequency Selective Surface,RFSS)的多层结构超宽带TCA,分析了电阻膜方阻及单元间耦合对阻抗带宽的影响,并对其扫描及未扫描时的性能进行了仿真分析.结果表明:通过在天线阵列与接地板之间加载开口谐振环结构的RFSS,可减小接地板反射,抑制天线短路点,显著增加其阻抗带宽,其辐射性能在整个带宽内均较稳定;由于RFSS加入了损耗,天线阵列增益有所降低.该多层结构TCA具有带宽宽、体积小、易共形等特点,在超宽带小型化相控阵天线中有良好应用前景.