毫米波帶通頻率選擇表面的研究.pdf

1、頻率選擇表面FSS（Frequency Selective Surface)是一種平面二維周期性陣列結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)對不同頻段的電磁波可以呈現(xiàn)不同的反射或者透射特性，本質(zhì)上是一個空間電磁濾波器。隨著科技的不斷進(jìn)步與發(fā)展，頻率選擇表面已經(jīng)越來越多的應(yīng)用于微波、紅外波及可見光波段。
　　近年來，國內(nèi)外的學(xué)者及研究機(jī)構(gòu)不斷對頻率選擇表面進(jìn)行各種深入的研究與分析，人們對頻率選擇表面各種特性的認(rèn)識也日趨完善。如何將頻率選擇表面優(yōu)良的電磁選擇特

2、性應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)生活中以發(fā)揮其最大價值，已然成為現(xiàn)階段對頻率選擇表面研究的主要方向。針對頻率選擇表面在實(shí)際應(yīng)用中的問題，本文主要從以下幾個方面展開了分析研究與仿真設(shè)計(jì)：
　　1、本文基于航空科學(xué)基金項(xiàng)目：毫米波/紅外成像雙模制導(dǎo)目標(biāo)模擬技術(shù)的研究要求，對其中的關(guān)鍵技術(shù)——雙波束合成器進(jìn)行了深入的研究和分析。應(yīng)用頻率選擇表面設(shè)計(jì)了毫米波/紅外雙波束合成器，實(shí)現(xiàn)了透射毫米波而反射紅外的雙工性能。介紹了頻率選擇表面的概念和工作機(jī)理，采用

3、Floquet理論對包括頻率選擇表面在內(nèi)的平面周期結(jié)構(gòu)陣列進(jìn)行了理論分析，討論了影響頻率選擇表面的因素，介紹了設(shè)計(jì)頻率選擇表面的方法。按照項(xiàng)目技術(shù)指標(biāo)要求，設(shè)計(jì)了一種十字環(huán)縫隙頻率選擇表面，該 FSS采用正方形柵格排布，對入射波的不同狀態(tài)具有穩(wěn)定的中心頻率和帶寬，對8mm波段的毫米波呈透射性能，對紅外信號呈反射性能。
　　2、制作了頻率選擇表面樣品，并在微波暗室中對樣品進(jìn)行8mm波的透過率測試，根據(jù)測試結(jié)果分析了加工誤差對透射性能

4、的影響并提出了相應(yīng)的解決方法。根據(jù)查閱大量文獻(xiàn)資料內(nèi)容，理論上分析了樣品的紅外信號反射性能，得出了樣品的紅外反射率可以滿足項(xiàng)目技術(shù)指標(biāo)的結(jié)論。
　　3、在頻率選擇表面應(yīng)用于雙波束合成器時，不同的介質(zhì)加載結(jié)構(gòu)會對其性能產(chǎn)生影響。本文對不同的介質(zhì)加載形式對頻率選擇表面頻率響應(yīng)特性的影響進(jìn)行深入的分析。在對比了三種不同介質(zhì)加載結(jié)構(gòu)的頻率選擇表面的電磁特性之后，設(shè)計(jì)了一種介質(zhì)在雙層頻率選擇表面之間加載的陣列結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行了仿真分析，解決了傳

5、統(tǒng)雙層結(jié)構(gòu)中電磁波大角度入射時柵瓣出現(xiàn)的問題。
　　4、本文對分形結(jié)構(gòu)理論在頻率選擇表面設(shè)計(jì)中的應(yīng)用進(jìn)行了研究，并以經(jīng)典的“Y”型結(jié)構(gòu)為例，采用二階 Y孔分形單元結(jié)構(gòu)，仿真設(shè)計(jì)了一種分形頻率選擇表面。該頻率選擇表面結(jié)構(gòu)對稱，抗交叉極化特性好，對8mm和3mm波段的毫米波呈透射性能，對紅外信號呈反射性能，不僅滿足雙波束合成器的使用要求，而且對8mm和3mm毫米波/紅外復(fù)合制導(dǎo)體制均適用。通過對仿真結(jié)果的詳細(xì)分析得出了分形結(jié)構(gòu)在頻率選