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。     

双层频率选择表面的优化设计

为了使双层缝隙型频率选择表面在大角度入射时具有更小的传输损耗,利用带通滤波器的原理为双层FSS建立传输线等效模型,确定了层间的最佳距离。介质的不同加载方式及不同的介电常数都会对双层FSS的频率响应有较大影响,同时,两层传输曲线的耦合方式会影响频率响应曲线中心的传输损耗。仿真结果表明,在层间距离一定的情况下,介质厚度越薄,介电常数越小,频率响应曲线中心的传输损耗也越小。同时,增大通带带宽可以改善双层FSS在大角度入射时的通带中心凹陷程度。     

基于LC耦合机制调谐设计薄屏宽带频率选择表面

以环形单元为基础设计出一种三屏金属阵列通过两层薄介质级联的频率选择表面(FSS)。建立等效电路模型,根据传输线理论给出金属栅格阵列(感性表面)与间隔的金属方环(容性表面)的近似电容、电感公式,通过调整结构几何参数分析LC 耦合机制,调谐出最优的宽带传输特性。最后,采用PCB 加工工艺制备了FSS 样件并在暗室进行了传输特性测试。得到的测试结果与数值结果一致,结果表明这种频率选择表面对电磁波大角度入射和不同电磁波极化方式都具有稳定的传输特性。     

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。     

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。     

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.     

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。     

一种具有多传输零点的二阶带通三维频率选择表面

提出了一种具有多传输零点的二阶带通三维频率选择表面(Three-dimensional Frequency Selective Surface, 3D FSS),单元结构由上下端面刻蚀相同金属方环的介质方块、金属方筒和介质方筒嵌套而成,形成了方波导(Square Waveguide, SW)和平行板波导(Parallel Plate Waveguide, PPW)2个传播路径。SW路径上下端面均构成由LC串联谐振器与电感并联的混合谐振单元。借助这2个混合谐振单元之间的电磁耦合作用,实现了3D FSS的二阶通带和宽阻带特性。此外,PPW路径与SW路径出射端的电场矢量反相抵消,在通带左侧产生了第3个传输零点。借助等效电路建模和设计参数分析,阐述了FSS的工作机理。仿真结果表明,所提出的3D FSS单元电尺寸为0.215λ₀×0.215λ₀(λ₀为自由空间波长),3 dB通带相对带宽为7.9%,20 dB阻带相对带宽为50%,并在0°～60°入射角范围内传输频响具有较好的角度稳定性和极化一致性。     

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。     

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。     

频率选择性透波吸波电磁结构

提出的频率选择性透波吸波(FSTA)复合结构,是一种在保证天线正常工作性能的前提下,实现对带外电磁波吸收的新技术。该技术具有隐身频带宽,自身结构强度强,电子设备电磁兼容特性高等优势。分析了一些典型频率选择表面(FSS)单元的等效电路模型,推导出了FSTA 复合材料的等效电路模型,实现了对新型结构的快速定性分析,并得到结构中各参数对结构性能的作用规律。通过仿真优化实现了低频透波高频吸波(LTHA)型电磁结构的设计。     

频率选择表面在节能玻璃中的应用研究

在现代建筑设计中,节能玻璃得到了越来越广泛的应用。节能玻璃表面镀上了一层阻性金属氧化物,这层金属氧化物能有效地屏蔽射向室内的红外线,同时将室内物体所辐射的长波保留在室内,能够起到很好的隔热作用并提高能量利用率,从而使建筑物冬暖夏凉。需要指出的是,阻性金属氧化物表面对移动信号、GPS等电磁波的衰减高达30dB。通过将金属氧化物层刻蚀出具有带通特性的频率选择表面（Frequency Selective Surface,FSS）单元,可以保证在阻隔红外线能量的情况下大大提高微波射频信号的透波率。本文在节能玻璃上设计了3种不同的带通FSS,与以往文献提出的十字形FSS相比,能够在保证900～2000MHz频段信号同等透波率的情况下,隔热效果更好。     

用改进基函数分析缝隙阵频率选择表面电磁特性

提出了一组有效的改进基函数用于分析缝隙阵频率选择表面的电磁传输特性。规则的中心连接和环形两种类型频率选择单元可以划分为直线段和弯曲段，切向电场基函数在直线段按照波导模式展开，而在弯曲段幅值不变且连续变化。以Y形和六边环形缝隙阵频率选择表面结构作为算例，应用较少的基函数和Floquet模预测的频率响应曲线与试验结果吻合得很好，与使用传统的基函数相比，谐振频率不随Floquet模数的增加而变动，具有良好的稳定性，同时计算时间大大减少。     

一种新型红外频率选择表面

为实现在中、远红外两个大气窗口的低透过率,设计了一种基于六边形环状结构的双屏红外频率选择表面,利用CST 电磁软件进行仿真分析,发现该频率选择表面在3～5 mm 和8～15 mm 两个波段内的平均透过率低于0.025,实现了红外波段的双阻带;采用等效表面阻抗和表面电流法分析了该频率选择表面的滤波机理,发现不同极值点处由于屏间耦合或屏内单元间的耦合在谐振单元表面感应出对称分布的电流从而使散射总场增强,形成增强型反射,即比较理想的红外光阻带;最后研究了电磁波的入射角度、极化方式以及介质层的厚度对频率选择表面传输特性的影响.     

基于有源频率选择表面的电磁兼容

有源FSS是指在FSS中加入PIN管或变容二极管等有源器件构成的FSS结构,通过调节有源器件的偏置电压或偏置电流来改变FSS的谐振特性。在此主要是对加入的有源器件对有源FSS结构的谐振特性产生的影响进行分析,并给出其仿真结果。通过仿真结果来分析有源FSS用于电磁兼容的可行性。结果表明,有源FSS用于电磁兼容不仅可行,而且有一定的应用价值。     

利用3/2 维分形方形的频率选择表面的特性研究

：以方形结构FSS 为基础,利用3/2 维分形方法,设计了一种新型的频率选择表面,利用CST 进行仿真,并将结果与Y 分形结构进行对比,对其特性进行分析。结果表明：新型频率选择表面有多个频带,且具有较好的传输特性、角度稳定度和频率稳定度,可实现天线多频复用的应用。     

Radiation from a Current Filament Located inside a Cylindrical Frequency Selective Surface

We consider electromagnetic field radiation properties of a current filament placed at the origin of a cylindrical frequency selective surface (CFSS). The CFSS consists of free standing metal strips with two‐dimensional periodicity. The analysis is based on a cylindrical Floquet mode wave expansion technique. We observed that near the half wavelength resonance frequencies, there exist some specific frequencies at which the surface becomes totally transparent.