太赫兹波段FSS带通滤波器的分析与设计

用HFSS仿真软件设计并分析了太赫兹频段的频率选择表面带通滤波器。其中缝隙滤波器的中心工作频率为0.346THz,透过率达到99.37%,3 dB带宽可以达到75 GHz。3层方环级联带通滤波器的通带比缝隙滤波器通带更为平坦,3 dB带宽达到了100 GHz,矩形系数也有大幅度提高。两种滤波器在不同极化波和相同极化波不同入射角度入射时都有很好的频率稳定性,并且中心工作频率在太赫兹大气窗口,可适用于太赫兹通信。     

太赫兹波段Y型环六边形滤波器的设计与分析

参考传统的频率选择表面Y型中心连接型单元,提出一种多层结构的Y型环六边形阵列频率选择表面带通滤波器.设计了工作在太赫兹大气通信窗口的滤波器,研究了金属层数对3dB带宽的影响,三层级联滤波器中心频率为338 GHz,3dB带宽为75.82 GHz,带内最大插入损耗为0.48 dB.同时讨论了三层滤波器的极化方式和入射角,且该三层带通滤波器对入射波的极化方式不敏感,且在30°范围内的频率响应稳定,可适用于太赫兹大气通信、成像等领域中.     

基于频率选择表面的太赫兹双通带滤波器研究

目前双频带频率选择表面(Frequency Selective Surface,FSS)结构存在的通带选频性能有限。为了提高太赫兹频段通带滤波器件的性能,设计了一种基于频率选择表面的太赫兹双通带滤波器。该器件主要由三层正四边形的同心金属铜环组成,中间加载了介质衬底。金属层与衬底的厚度均为0.04λ,其中λ为低频波段的波长,单元尺寸为0.15λ。根据等效电路法分析了该结构产生双频通带的原因,并对设计的结构优化作了进一步的讨论。通过改变等效电路元件的参数等价地调整了原始结构的几何参数。仿真结果与理论计算基本吻合,优化后的器件可在2.74 THz和8.17 THz两个中心频率处实现通带滤波。低频处的-1 dB通带范围为2.24～3.25 THz,插入损耗为-0.05 dB;高频处的-1 dB通带范围为7.63～8.71 THz,插入损耗为-0.12 dB。滤波特性曲线的陡峭度好且相对带宽均超过10%。该结构尺寸小,频率选择性好,角度稳定性高,可用于太赫兹频段的宽频带滤波,对未来的太赫兹通信具有重要的应用价值。     

基于频率选择表面的三通带太赫兹滤波器的设计与分析

目前三通带太赫兹滤波器存在通带带宽差异大的问题。为了提高太赫兹滤波器三通带的带宽均匀性，设计了一款基于频率选择表面的三通带太赫兹滤波器，其结构由三个嵌套式“十”字环金属贴片、“十”字金属贴片和聚酰亚胺衬底三层结构组成。当太赫兹波垂直入射到滤波器表面时，在0.1～0.862 THz范围内形成三个滤波通带，各通带的峰值透射系数约为0.9,具有较好的通带性能，并且通带之间的传输零点的透射系数都在0.07以下，带外抑制良好。各通带的3 dB带宽的最大通带比约为1.29,10 dB带宽的最大通带比约为1.13,具有较好通带均匀性。三个工作通带的矩形系数均大于1.7,通带边沿陡峭，频率选择性良好。该滤波器具有透射系数高、带宽差异小、结构简单和易于加工等特点，其在太赫兹的多信道通信领域具有广阔的应用前景。     

基于椭圆柱形谐振腔的太赫兹窄带带通滤波器的设计

本文设计了具有类椭圆函数非对称响应的太赫兹窄带带通滤波器。滤波器由两个椭圆柱形谐振腔组成,并采用 侧壁激励的方式,中心频率分别在0.88THz 和1.041THz。鉴于传统机械加工工艺已经无法满足该频段滤波器的加工要求, 硅基微机械加工工艺被用来完成两个滤波器的加工工作。使用商用全波电磁仿真软件Ansoft HFSS 仿真,结果显示滤波 器相对带宽分别为0.77%和0.75%。本文设计的滤波器具有结构简单,紧凑,易于加工等优势。文中还对微机械工艺可能 对滤波器性能带来的影响进行了分析。     

太赫兹波段频率选择表面的设计与测试

讨论了太赫兹波段频率选择表面(FSS)在天文探测、遥感卫星以及航天器辐射计系统中的应用。对太赫兹波段频率选择表面的设计、加工及测试方法进行了研究。介绍了太赫兹波段频率选择表面的设计、分析方法及电磁仿真软件。由仿真及实测结果可知,太赫兹频段的频率选择表面由于受限于物理尺寸,造成了设计、加工及测试上的困难,其性能与其他频段相比更易于受到加工精确度的影响。在实际加工过程中,应尽量采用微纳加工技术进行加工。而在设计频率选择表面时,应当充分考虑器件厚度以及单元形状对加工造成的影响。测试过程中应当尽量避免反射回路造成的多次回波。     

太赫兹波段可调窄带滤波器

提出了一种基于FDTD模拟的亚波长阵列结构的太赫兹波段可调窄带滤波器,其结构尺寸由16μm至160μm可调,因此可以实现滤波频率在2.5THz～20THz大范围内的调节,最小带宽达到0.04THz,实现了非常好的窄带滤波效应.此外,这种人工复合结构还可以通过改变其与太赫兹偏振夹角的方式改变太赫兹波偏振态,同时实现窄带滤...     

0.35 THz二维光子晶体带通滤波器设计

设计了一种基于二维光子晶体的太赫兹带通滤波器,通过在线缺陷的光子晶体波导两侧引入对称的点缺陷形成谐振腔,在太赫兹频段实现了较好的带通滤波特性。这种二维光子晶体带通滤波器具备较宽的通带带宽,同时还可以通过增加多组对称点缺陷的方式实现多个谐振腔的级联,进一步提高带外抑制特性,可满足太赫兹通信或雷达系统的应用需求,具有良好的应用价值。     

基于太赫兹人工超材料的带阻滤波器

鉴于太赫兹辐射的特殊性,其难以与自然界中多数材料发生电磁相互作用,导致太赫兹功能器件匮乏.人工超材料通过人工设计结构单元的周期排列组合,可实现太赫兹波段电磁响应的调控.本文设计一种由二氧化硅衬底上的单层金属方形谐振环结构构成的太赫兹带阻人工超材料,具有窄带宽、深带阻特性、偏振不敏感特性,通过近场电场和表面电流分析,带阻...     

单元可旋转的频率选择表面电磁散射特性分析

采用基于三角基函数的矩量法分析单元可旋转的周期性频率选择结构的散射特性,通过坐标变换推导单元旋转后矩量法的计算公式,通过计算研究单元旋转对周期性频率选择结构散射特性的影响。与传统的频率选择表面相比,提出的新型频率选择结构具有易于调节频率选择特性且易于实现的优点。     

含电磁双各向异性介质衬底的FSS特性分析

运用谱域Galerkin法对含电磁双各向异性介质衬底的频率选择表面(FSS)进行了分析,概述了算法的基本实现过程,直接以Maxwell方程为基础,逐步推导出该周期结构中的谱域格林函数.文中在衬底介质参数的变动下,对一系列FSS反射系数进行了有效计算,计算结果表明了介质衬底的电磁各向异性特性对FSS频率选择特性的影响.     

平面FSS阵列的一维截断效应

基于互导纳法进行有限频率选择表面(FSS)计算分析,研究狭缝阵列一维截断时磁流分布、散射方向图及传输特性的变化,考察了单元列数、入射角等因素的影响.与无限平面阵列相比,截断导致边缘单元磁流分布起伏,部分频率产生表面波,散射方向图波束展宽且副瓣电平升高,功率透射系数发生变化,仅谐振频率和传输带宽与无限平面阵列基本相同.     

频选膜拼接工艺误差对复材天线罩电性能的影响

加载频率选择表面(FSS)薄膜的复合材料天线罩在实际制作过程中,需将若干FSS薄膜结构进行拼接以构成一个整体,FSS膜的拼接工艺误差则对天线罩的电性能产生实质性的影响。文中设计了一款X波段的A夹层平板复合材料天线罩,并建立了由拼接工艺误差带来的FSS膜搭接和FSS膜缝隙的电磁仿真模型,研究了不同拼接工艺对复合材料天线罩的透波率、电磁波传输特性的影响以及对天线辐射特性的影响。研究结果表明：天线罩中的FSS薄膜结构的拼接错位对电磁波传输影响明显,会明显降低天线主瓣增益和天线罩透波率;当入射电磁波的极化方向与FSS薄膜结构的搭接缝方向相同时,FSS膜结构对天线罩透波率影响较大,当极化方向与FSS薄膜结构的搭接缝方向垂直时,则其对天线罩透波率影响较小;两块FSS膜结构边缘搭接的相对位置和搭接距离对天线方向图有明显影响;两块FSS薄膜结构边缘无搭接且存在缝隙则对天线罩透波率影响较小。该研究对复合材料天线罩的制造工艺具有工程指导意义。     

一种基于阶跃阻抗波导带通滤波器的设计

利用阶跃阻抗谐振器(SIR)结构设计波导带通滤波器。该方法减小体积,又可以将杂散谐振频率向高端推移,从而增加阻带宽度,使得结构的设计获得很大的自由。最后,利用电磁场仿真软件对结构尺寸进行优化仿真,并实际制作一个中心频率为780 MHz(通带差损小于0.7 dB)的SIR带通滤波器。实测结果和仿真结果吻合良好,达到预计指标参数。该滤波器具有体积小,结构简单易于加工等优点。     

用做二向色镜的分形频率选择表面研究

毫米波/红外复合制导共口径天线需要使用二向色镜,用于透射微波/毫米波、反射红外,提出了用分形频率选择表面(FSS)实现二向色镜的方法,设计了一种Ku波段和Ka波段双频带通的Y环分形FSS,基于频域有限差分法(FDFD)和周期边界对其进行了仿真分析,并进行了实物研制,仿真和测试结果表明,该分形FSS结构具有稳定而优良的频率特性,同时圆极化性能好、工程实现简单,而且对大于5 μm的红外信号反射率最高接近90%.     

一种Ku频段弯折结构小型化频率选择表面

针对当前微波系统对小型化频率选择表面的需求,提出了一种基于弯折结构的小型化频率选择表面,通过将三极子和末端圆弧组合的方式实现尺寸的缩减。对设计的结构进行了仿真设计与加工测试,实验结果表明,其谐振频率为13.06 GHz,呈现带通特性,单元尺寸为谐振波长的0.16倍,-10 dB带宽为0.159 GHz,并且具有良好的入射角度稳定性。所采用的这种弯折单元结构的设计方法可以在其他小型化频率选择表面结构中应用。     

Compact multilayer dual-band bandpass filter design using stepped impedance resonators

Compact dual-band bandpass filter (BPF) for the 5th generation mobile communication technology (5G) radio frequency (RF) front-end applications was presented based on multilayer stepped impedance resonators (SIRs). The multilayer dual-band SIR BPF can achieve high selectivity and four transmission zeros (TZs) near the passband edges by the quarter-wavelength tri-section SIRs. The multilayer dual-band SIR BPF is fabricated on a 3-layer FR-4 substrate with a compact dimension of 5.5 mm ×5.0 mm ×1.2 mm. The measured two passbands of themultilayer dual-band SIR BPF are 3.3 GHz -3.5 GHz and 4.8 GHz -5.0 GHz with insertion loss (IL) less than 2 dB respectively. Both measured and simulated results suggest that it is a possible candidate for the application of 5G RF front-end at sub-6 GHz frequency band.     

频率选择表面大范围角度入射时稳定中心频率的方法

在频率选择表面(FSS)的应用中,往往涉及到大范围角度入射的情况,此时中心频率变得不稳定,会随着入射角度的变化而发生漂移。本文针对此问题,在TE波大范围角度入射FSS时,提出了一种实现中心频率稳定性的方法。计算结果表明,随着入射角度的变化合理调整电介质的介电常数可以使FSS获得稳定的中心频率。此方法可以应用在曲面FSS上以减小中心频率对角度的敏感性,以球壳上应用的FSS为例,给出了应用模型。