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。     

基于频率选择表面的太赫兹标签设计

设计了一种基于频率选择表面的太赫兹超表面标签,整体结构由表面金属图案、中间介质和底面金属板组成。频率选择表面的结构单元由对称八边形嵌套环构成,刻蚀在材料为聚酰亚胺的中间介质上。标签采用频率编码规则,当一个嵌套环消失时,相对应的共振频率点的吸收峰也消失,从而完成不同的编码,通过频率编码也实现有效的带宽利用。仿真结果表明,所提出的结构实现了4bit的编码容量,其工作频率范围为0.1~0.5THz,标签面积仅为0.25mm²,具有较高的编码密度,角度稳定性不小于45°,具有偏振不敏感的特性,满足标签识别准确性的要求,具有良好的编码性能。此外,提出了一种频移编码规则,通过改变谐振结构参数来引入频移,从而实现了在不改变标签体积的基础上增加了编码容量、提高标签编码密度,能够更灵活地满足实际应用需求。所提出的基于超表面的柔性太赫兹标签区别于流行的射频标签,在医疗和工业部件、汽车零件和硅芯片等微小物体上有很好的应用前景。     

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太赫兹FP干涉滤光片设计

在太赫兹频段,为解决FP干涉滤光片反射率低、适用频率范围小及角度稳定性差的问题,设计了一种新的太赫兹频率选择表面结构。首先进行了仿真分析,确定了结构的硅片厚度和金属网栅层数,并对参数进行了优化。然后对该结构的传输特性和角度稳定性进行了仿真,该结构在入射倾斜角0°～45°范围内具有较好的稳定性,最后加工出滤光片实物,对仿真结果的准确性进行验证。在太赫兹波垂直入射的情况下,实物测量结果与仿真结果基本吻合,在1.34～2.34 THz频率范围内,反射率和透射率分别为91.0%～98.4%和0.7%～8.0%,满足FP干涉滤光片高反射率、低透射率要求。     

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.     

太赫兹波段复合型FSS带通滤波器的分析与设计

利用谱域法对频率选择表面 (frequency selective surface,FSS) 结构进行理论分析,设计了中心频率为0.338 THz工作在大气通信窗口的复合型FSS带通滤波器。该滤波器是对圆环槽单元滤波器进行改进,增加了三极子单元,通过研究结构参数对滤波性能的影响关系,进行结构优化。实验表明,该滤波器综合滤波性能更好,3 dB带宽可以达到69.5 GHz,回波损耗小于-13.46 dB,带内插入损耗小于0.45 dB,带内纹波低到0.1 dB,且通带平坦,有较好的带外抑制和矩形系数,边带比较陡峭。同时该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,能有效地用于太赫兹通信。     

基于频率选择平面的太赫兹波调制模拟

太赫兹波调制器是太赫兹通信的一个重要器件。利用介质折射率影响频率选择平面的透射峰,可以实现对太赫兹波强度透过率的调制。利用有限元法对该结构的调制性能进行模拟分析,在3.12 THz附近50 V电压下,实现了50%的强度调制。并进一步分析了该调制结构的调制机理。     

用于THz波段的带阻型频率选择表面设计

为满足实际工程中对太赫兹波段的雷达隐身探测、电磁干扰的屏蔽等需求,设计一种由涂覆在长方体聚乙烯介质表面的环形内部加载T形、外部加载线形的金属贴片所组成的频率选择表面（FSS）单元结构。利用基于有限元方法的HFSS仿真软件对该FSS的性能进行分析并优化。所设计的FSS单元结构阻带覆盖1.54～3.29 THz,传输零点的电磁波可被衰减约74.3 dB,有较好的阻带性能,并且可通过调节单元结构相关参数来调整其阻带范围;该FSS在TE、TM极化下,角度稳定性可达45°。所设计的用于太赫兹波段的带阻型FSS对不同极化状态入射的电磁波均具有良好的阻带性能和较强的角度稳定性,能满足实际工程需要。     

圆型厚屏频率选择表面的特性研究

相对于薄屏频率选择表面而言,厚屏频率选择表面可以通过高精度机械加工手段直接利用金属屏获得,加工方法简单。同时,厚屏频率选择表面具有更高的Q 值和较少的介质匹配问题。在设计了一种圆形厚屏频率选择表面的基础上,通过时域有限差分法进行了数值仿真,研究了单元尺寸、单元周期和屏厚度等参数对其传输特性的影响,并通过机械加工方法进行了样件的微波暗室测试对比。结果表明：随着单元周期和屏厚度的增加,工作带宽和中心频点降低;随着单元尺寸的增加,工作带宽增加,但中心频点降低。仿真结果与测试结果规律相一致。     

大入射角双极化频率选择表面设计

频率选择表面(FSS)在多频接收系统中具有广泛的应用,并在不少情形下需要大角度入射和分极化接收。采用十字金属线和贴片设计了一款双极化工作的FSS,能够实现在45°角入射的情况下,透射(55±5) GHz、同时反射(33±5) GHz的信号;且透射的(55±5) GHz信号为垂直极化,反射的(33±5) GHz信号为平行极化,实现了双频带和双极化接收。利用印制电路板技术对该FSS进行样品加工,采用自由空间法进行测试。测试结果与仿真结果具有很好的吻合度。     

全金属频率选择表面设计与验证

为解决星体资源有限导致天线安装数量受限问题,针对K/Ka/EHF三频共用反射面天线的关键部组件――基于频率选择表面(FSS)的副反射器进行研究。概述了三频共用反射面天线系统的基本架构,选择双曲面型带通全金属FSS作为天线系统的副反射器;采用Floquet原理与有限元分析结合的方法,利用Ansys HFSS15作为分析工具进行仿真设计,仿真结果表明通带插损小于0.3 dB,2个模式的幅度差小于0.2 dB,相位差小于2.5°,带外抑制大于25.9 dB。最后对加工生产的副反射器进行了性能测试,测试结果与仿真分析结果一致,为星载反射面天线三频共用提供了技术支持。     

带有多层介质衬底FSS的损耗和带宽特性分析

本文简要介绍应用模匹配方法分析带有多层介质衬底的FSS频率响应技术,在此基础上研究带有多层介质衬底的平面Y形缝隙周期阵列对平面波的频率传输特性。重点讨论介质层厚度变化对FSS传输损耗及带宽的影响。     

双频频率选择表面及其在微带天线宽带RCS减缩中的应用

该文设计了一种风车形双频带阻型频率选择表面(FSS) ,并将其加载到双频微带天线地板,实现宽带雷达散射截面(RCS)减缩。风车形FSS每一角都由两个相差90的半方环组成,通过电偶极子谐振和风车FSS高次模谐振实现双频阻带。仿真和实测结果表明,将该FSS单元加载到双频微带天线地板后,在5.20 GHz处,天线E面、H面前向增益基本保持不变;在10.41 GHz处,天线E面、H面前向增益提高了1.8 dBi;同时,天线单站RCS在1.0~16.8 GHz宽带内减缩效果明显,其中x极化波下最大缩减量达到28.3 dB, y极化波下最大减缩量达到36.2 dB。     

双频双极化频率选择表面

该文对分形的频率选择表面的特性进行了详细地研究。由于分形包含初始形状的很多比例,谐振也具有分形的比例,同时加上形状的对称性,所以双频双极化频率选择表面就得以实现。利用周期矩量法设计了几种频率选择表面,仿真和实验结果基本相吻合。     

适用于5G电磁屏蔽的介质开孔型频率选择表面设计

5G通信技术的迅速发展和产业化进程给电子设备的电磁屏蔽设计带来了严峻挑战。5G通信中24 GHz以上的电磁波极易通过电子设备屏蔽外壳上的各种孔缝耦合进入电子设备内部,影响设备的正常工作。针对常规散热孔设计难于适应5G通信发展需求,提出了一种介质开孔型频率选择表面(FSS)结构。该结构在不影响设备通风散热的条件下,实现对28 GHz频段信号的电磁屏蔽。经过全波分析方法仿真,所设计的FSS结构在28 GHz频段电磁屏蔽效能(SE)达30 dB以上,带宽大于2 GHz。无论是TE还是TM极化电磁波,在0°~60°入射范围内具有良好的电磁屏蔽稳定性。