頻率選擇表面的寬帶及多頻技術(shù)研究.pdf

1、周期結(jié)構(gòu)(從理論層面講)可以認為是無限大的平面陣列結(jié)構(gòu)或者立體陣列結(jié)構(gòu),并且結(jié)構(gòu)的陣列單元完全相同,陣列排布通常采用一維、二維以及三維等多種方式。常見的周期結(jié)構(gòu)包括頻率選擇表面(Frequency Selective Surface,FSS)、左手材料(Left-Handed Materials,LHM)、電磁帶隙(Electromagnetic Band Gap,EBG)結(jié)構(gòu)等。上述陣列結(jié)構(gòu)均具有獨特的電磁特性,因此周期結(jié)構(gòu)在現(xiàn)代化的

2、軍事研究范疇內(nèi)具有廣泛的應(yīng)用前景。
　　頻率選擇表面是一種具有獨特電磁特性的周期結(jié)構(gòu),主要區(qū)別在于構(gòu)成單元分為貼片型和孔徑型兩種結(jié)構(gòu)(理論層面是無限大的結(jié)構(gòu),實際情況是具有可測量性的結(jié)構(gòu)),其本身不吸收能量,但是卻能夠有效的控制入射電磁波的傳輸和反射,即在單元諧振頻率附近呈現(xiàn)全反射(貼片型)或者全傳輸(孔徑型)特性。由于飛行器、航海艦艇等會產(chǎn)生具有散射性質(zhì)的電磁波,而基于頻率選擇表面研制的天線罩或者吸波材料可以實現(xiàn)帶內(nèi)、帶外雷達截

3、面(Radar Cross Section,RCS)的減縮。
　　本文主要針對電磁波以不同角度和極化方式照射頻率選擇表面時,開展多頻響應(yīng)和展寬帶寬技術(shù)的研究,分析多角度、極化穩(wěn)定性的設(shè)計方法。主要研究工作包括以下幾個方面:
　　首先,針對有關(guān)頻率選擇表面的分析方法、設(shè)計步驟以及常用的電磁仿真軟件等進行簡單的介紹;初步分析影響頻率選擇表面特性的各種參數(shù);并舉例說明頻率選擇表面在生活和通信等領(lǐng)域中的標志性應(yīng)用。
　　其次,

4、從常見單元結(jié)構(gòu)入手,以貼片型和孔徑型的圓環(huán)為主。針對貼片型圓環(huán),簡要分析不同極化、不同角度的電磁波照射時,圓環(huán)內(nèi)、外半徑變化對反射系數(shù)特性的影響;針對孔徑型圓環(huán)結(jié)構(gòu),簡要分析不同極化、不同角度的電磁波照射時,圓環(huán)內(nèi)、外半徑變化對傳輸系數(shù)的特性影響。
　　再次,本文嘗試設(shè)計具有雙頻帶特性的單元結(jié)構(gòu),初步進行雙頻響應(yīng)的分析、帶寬和角度穩(wěn)定性的研究,采用結(jié)構(gòu)形狀的改變與參數(shù)的調(diào)整,通過軟件仿真最終設(shè)計出一種具有較好的阻帶特性和通帶特性的

5、雙頻段頻率選擇表面單元,工作頻率可以覆蓋部分的K、U波段,但是該雙頻單元還存在不足,在低頻的TE極化曲線特性還有待更進一步的優(yōu)化設(shè)計和分析。同時,本文還嘗試設(shè)計具有不同性質(zhì)的多頻段頻率選擇表面單元,不僅擴展了多頻周期結(jié)構(gòu)的概念,而且可以豐富頻率選擇表面的理論知識。由于多頻段單元在設(shè)計中的不可知因素居多,其優(yōu)缺點還有待于進一步的研究和分析。
　　最后,對于頻率選擇表面的響應(yīng)特性,帶寬是限制其廣泛應(yīng)用的一個因素,本文嘗試研究展寬帶寬的