發(fā)布時間：2020-04-11 14:56

【摘要】：頻率選擇表面(FSS)是一種具有頻率選擇功能的,由一層或多層金屬片周期性排列形成的一種周期金屬結(jié)構(gòu)。頻率選擇表面可以實現(xiàn)對于電磁波頻率的篩選以及完成對電磁波入射、傳輸以及反射的控制。近年來,隨著對頻率選擇表面研究的不斷深入,越來越多的金屬單元結(jié)構(gòu)和排列方式被應(yīng)用到FSS中,可以通過改變這些結(jié)構(gòu)來控制FSS的中心頻點、帶寬、頻率穩(wěn)定度等參數(shù)。它可以應(yīng)用在吸波材料、抗電磁波干擾、電磁兼容以及雷達隱身技術(shù)等各個方面。本文主要針對頻率選擇表面(FSS)的雙頻和小型化等特性開展研究,闡述了FSS的基本結(jié)構(gòu)以及FSS的基本特性包括對影響FSS性能參數(shù)的分析以及FSS小型化的方法。通過FSS基本理論分析提出了一種單頻FSS和三種雙頻FSS。并且設(shè)計了一種新型的小型化雙頻FSS結(jié)構(gòu),通過對該雙頻小型化頻率選擇表面的參數(shù)分析,進而仿真驗證其良好的帶寬和極化、角度穩(wěn)定性,而且小型化設(shè)計與雙頻設(shè)計都達到良好的效果。從而實現(xiàn)一種雙頻帶阻的頻率選擇表面。并完成對該雙頻率小型化頻率選擇表面的測試。首先設(shè)計了一種中心頻率為2.25GHz的單頻率帶阻頻率選擇表面,通過采用金屬帶條的新型折疊方式使得單元的尺寸明顯縮小,單元邊長和最大波長之比為0.038,并分析了平面波不同入射角度時的傳輸系數(shù),傳輸系數(shù)小于-15d B的最小帶寬為0.06GHz,最大帶寬為0.14GHz,頻偏小于1.79%。并對該單頻帶阻頻率選擇表面進行了測試,測試結(jié)果帶寬較寬,頻率偏移率較小,性能良好。之后設(shè)計兩款雙頻率帶阻頻率選擇表面,使之帶內(nèi)傳輸系數(shù)小于-15d B同時滿足2.3GHz和/5.9Ghz螺旋結(jié)構(gòu)FSS以及3GHz/5GHz彎折結(jié)構(gòu)FSS。螺旋結(jié)構(gòu)FSS采取對稱的金屬帶條結(jié)構(gòu)進行設(shè)計,上下兩層金屬貼片之間采用金屬過孔相連接。單元邊長和波長(最大)之比為0.039。彎折結(jié)構(gòu)由外框和中心結(jié)構(gòu)構(gòu)成,中心結(jié)構(gòu)為四個向外開口的折線結(jié)構(gòu),在每個折線結(jié)構(gòu)的末端設(shè)計一個金屬過孔與背面相連,背面則是采用金屬條彎折結(jié)構(gòu)連接過孔,很好的利用了背面區(qū)域使得該頻率選擇表面的尺寸進一步縮小。該結(jié)構(gòu)的電尺寸數(shù)值為0.1,該結(jié)構(gòu)的最小帶寬為0.042GHz。最后設(shè)計一款新型雙頻率帶阻頻率選擇表面,該結(jié)構(gòu)由尺寸為16mm的介電常數(shù)為4.4的介質(zhì)以及上下兩層金屬貼片構(gòu)成。金屬貼片的構(gòu)成可以分為兩個部分,第一個部分是外框部分由邊長為15.4mm的正方形金屬條構(gòu)成,僅附著在介質(zhì)板的單側(cè)。第二個部分為中心折疊環(huán)部分,該部分由四個向外彎折的結(jié)構(gòu)構(gòu)成,在中心附近的金屬條末端采用8個金屬過孔與背面結(jié)構(gòu)相連接。該頻率選擇表面單元邊長和波長(最大)之比為0.085,垂直入射帶寬為0.1GHz和0.4GHz,頻率偏移率小于2.5%,很好的實現(xiàn)了小型化的目標,帶寬較寬且頻率穩(wěn)定。
【圖文】：

圖 1-1 FSS的基本結(jié)構(gòu)1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1 國外研究現(xiàn)狀及發(fā)展分析對于頻率選擇表面的研究最早可以追溯到十七世紀。當(dāng)時美國的科學(xué)Fransis Hopinson 發(fā)現(xiàn)了光的衍射現(xiàn)象，美國科學(xué)家 David Rittenhouse 在研究衍光柵物理定律時，，發(fā)現(xiàn)了當(dāng)自然光通過絲帶手繩后會發(fā)生散射現(xiàn)象并由此創(chuàng)立頻率選擇表面的基本理論。在 19 世紀后期，德國物理學(xué)家 Hert，使用金屬代替絲設(shè)計了柵欄，并對電磁波進行了類似的光譜分離實驗。隨著晶體衍射現(xiàn)象的研出現(xiàn)，類似 David Rittenhouse 對光譜分離實驗的柵欄研究也從一維帶柵的研究展到對、多維柵欄的研究[8]。在 1919 年，Marconi 和 Franldh 設(shè)計出一個拋物面射器。拋物面反射器是由不連續(xù)的水平柵表面構(gòu)成，他的實質(zhì)是是一種二維的頻選擇表面[9]，他們將這個拋物反射面申請了專利[10]。近十年，F(xiàn)SS 的研究也取得了一定的進展。加拿大蒙特利大學(xué)的 Wu Ke 教

三維FSS結(jié)構(gòu)
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN713;O441

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前7條

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相關(guān)博士學(xué)位論文 前3條

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相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

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本文編號：2623719