帶通FSS在天線系統(tǒng)中應(yīng)用的仿真設(shè)計.pdf

1、頻率選擇表面（Frequency Selective Surface，F(xiàn)SS）是一種平面二維周期性陣列結(jié)構(gòu)，其本質(zhì)是一個電磁空間濾波器，頻率選擇表面與電磁波在相互作用時會表現(xiàn)出明顯的帶通或帶阻的電磁波透射特性。頻率選擇表面良好的頻率選擇和極化選擇特性，能夠有效控制電磁波的傳輸與反射，隨著科技的不斷進步與發(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。
　　 近些年，國內(nèi)外的學(xué)者及研究機構(gòu)對頻率選擇表面進行了各種深

2、入的研究與分析，人們對頻率選擇表面各種特性的認識也日趨完善?，F(xiàn)階段，如何有效利用頻率選擇表面的電磁波透射特性以使其能更好的應(yīng)用于生產(chǎn)實踐中已成為頻率選擇表面的主要研究方向。針對頻率選擇表面在實際應(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:
　　 1、頻率選擇表面應(yīng)用于雷達天線罩時，由于電磁波在通過帶通型頻率選擇表面時引起的諧波效應(yīng)及兩者相互作用時產(chǎn)生的表面波影響，會在濾波過程中產(chǎn)生柵瓣。如果柵瓣產(chǎn)生的位置在敵方

3、雷達的勘測頻率內(nèi)，無疑會使頻率選擇表面起不到隱身作用。針對帶通型頻率選擇表面應(yīng)用于雷達天線罩上的柵瓣問題，本文通過數(shù)值計算和仿真分析設(shè)計了特性良好的優(yōu)化型單層介質(zhì)加載雙層頻率選擇表面縫隙陣列結(jié)構(gòu)和以此為基礎(chǔ)改進的雙層介質(zhì)加載三層頻率選擇表面縫隙陣列結(jié)構(gòu)，有效地解決了在實用中電磁波大角度入射時，各類柵瓣過早、連續(xù)出現(xiàn)的問題，并給出了詳細的研究過程與仿真設(shè)計結(jié)果。
　　 2、雙頻及多頻頻率選擇表面結(jié)構(gòu)一直是頻率選擇表面研究的熱點。通

4、過結(jié)構(gòu)設(shè)計改變使得頻率選擇表面濾波特性呈現(xiàn)雙頻及多頻特性具有重要的實際應(yīng)用價值。長期以來，人們對雙頻及多頻結(jié)構(gòu)頻率選擇表面的研究與設(shè)計往往只針對單一結(jié)構(gòu)及特殊結(jié)構(gòu)，沒有形成任意結(jié)構(gòu)都可設(shè)計為雙頻或多頻的統(tǒng)一規(guī)律，設(shè)計符合一定選頻特性規(guī)律的頻率選擇表面已經(jīng)成為科研技術(shù)人員研究設(shè)計頻率選擇表面的重要方向。本文對分形結(jié)構(gòu)理論在頻率選擇表面設(shè)計中的應(yīng)用進行了研究，并以經(jīng)典的“Y”型及十字形結(jié)構(gòu)為例，分別仿真設(shè)計了其分形結(jié)構(gòu)，通過對仿真結(jié)果的詳細

5、分析得出了分形結(jié)構(gòu)在頻率選擇表面中應(yīng)用的特性和規(guī)律，對分形理論在頻率選擇表面中的應(yīng)用具有一定的指導(dǎo)意義。
　　 3、帶通型頻率選擇表面應(yīng)用于機載或艦載雷達天線罩上對飛機或者軍艦有隱身的作用。如何在雷達天線罩結(jié)構(gòu)中嵌入頻率選擇表面以獲得實用效果良好的濾波特性是頻率選擇表面應(yīng)用中的一個重要問題。本文通過詳細研究分析常用雷達天線罩的A型夾層結(jié)構(gòu)，在保持夾層結(jié)構(gòu)機械特性不受影響的條件下，仿真設(shè)計了一種具有雙頻帶通特性的優(yōu)化型A型夾層頻率

6、選擇表面雷達天線罩，仿真結(jié)果表明這種結(jié)構(gòu)達到了實用所需機械及濾波特性。
　　 4、根據(jù)頻率選擇表面的電磁波透射特性，通過改進其結(jié)構(gòu)形成高阻抗表面或慢波結(jié)構(gòu)后可以將其應(yīng)用于天線設(shè)計中。利用慢波結(jié)構(gòu)改變電磁波的相速度可以降低天線的設(shè)計高度，提高其回波損耗，同時可以減小天線的雷達散射截面(Radar Cross Section，RCS)。本文將改進型帶通頻率選擇表面形成的慢波結(jié)構(gòu)利用到PIFA微帶貼片天線地平面設(shè)計中，并對其進行了仿真