基于場分析方法的寬帶FSS的研究.pdf

1、頻率選擇表面(FSS)是近年來較為引人關(guān)注的微波器件,它以其自身對入射波良好的透射特性和反射特性被越來越多的領(lǐng)域所應(yīng)用。隨著研究工作的深入,對于FSS結(jié)構(gòu)單元以及整體陣列帶寬的要求也越來越高,窄帶FSS陣列已經(jīng)無法滿足頻率選擇表面在各方面的實際應(yīng)用需求。因此對于具有寬頻帶特性的FSS單元的研究已經(jīng)成為目前頻率選擇表面領(lǐng)域的熱門研究問題之一
　　本文摒棄了傳統(tǒng)的等效電路理論,而是采用分析電場解析形式的方式對FSS結(jié)構(gòu)從單元到陣列進行

2、深入探索。理論方面不僅對電磁場耦合造成的電流特殊走向進行剖析并給出分析策略,同時也以數(shù)值求解為依托對所設(shè)計的FSS結(jié)構(gòu)進行場的求解。全文以拓寬結(jié)構(gòu)帶寬為目的,從傳統(tǒng)的單層頻率選擇表面出發(fā),由淺入深層層遞進,其中涉及到的仿真工作均由軟件CST MICROWAVE STUDIO完成,實物加工和測試在哈爾濱工業(yè)大學(xué)微波暗室進行。
　　本文首先對FSS單元設(shè)計的相關(guān)理論進行了介紹,并通過比較整理給出了常用的等效電路方法存在的缺陷和復(fù)雜之處

3、。之后從簡單單元單層結(jié)構(gòu)的仿真入手,探索給出了FSS單元陣列在設(shè)計和加工過程中需要考慮的主要影響因素并且總結(jié)出設(shè)計時應(yīng)遵循的原則及設(shè)計技巧。其次,本文利用基本模型的結(jié)果,以六邊形貼片結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ),先后建立了新型的單層和雙層FSS陣列。再最終模型中,通過過孔將上下層結(jié)構(gòu)進行連接從而形成電流制約,對于單元的相關(guān)參數(shù)進行反復(fù)優(yōu)化,實現(xiàn)了將諧振于相近頻點的六邊形結(jié)構(gòu)的響應(yīng)在頻域形成融合,從而帶來寬頻帶的特性。而后給出了所設(shè)計FSS結(jié)構(gòu)的加工實物并

4、對測試結(jié)果進行討論,對仿真結(jié)果和實測結(jié)果給出比較和分析。最后,利用電磁場解析計算方法,由單振子出發(fā)對所設(shè)計結(jié)構(gòu)的電磁場數(shù)值解進行計算,給出理論場值。
　　本文研究的FSS結(jié)構(gòu)樣式新穎,理論完備而具有獨創(chuàng)性,實現(xiàn)了對于傳統(tǒng)頻率選擇表面的帶寬增強,相對帶寬達到23.7％,完成了寬頻帶的預(yù)期指標。論文不僅完整說明了FSS結(jié)構(gòu)的理論分析和仿真結(jié)果,也實現(xiàn)了實物的加工制作和測試探討。本文為頻率選擇表面在頻帶方面的探索和發(fā)展提供新的詳盡的思路