頻率選擇表面吸波特性的直接圖解法分析與優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、電磁性能可調(diào)的有耗頻率選擇表面電磁吸波結(jié)構(gòu)是寬頻微波吸波結(jié)構(gòu)候選體系,已成為微波吸收結(jié)構(gòu)研究熱點之一,備受關(guān)注。本文提出適用于寬頻吸波結(jié)構(gòu)體系分析與優(yōu)化的直接圖解法。應(yīng)用直接圖解法來研究Salisbury屏和Jaumann吸收體的電磁響應(yīng)特性和吸波機(jī)制。并建立了典型單諧振點頻率選擇表面圖形單層與雙層吸波結(jié)構(gòu)的理想阻抗匹配模型,用于指導(dǎo)寬頻吸波結(jié)構(gòu)設(shè)計。進(jìn)一步,采用直接圖解法研究了基于有源頻率選擇表面的智能吸波結(jié)構(gòu)的吸波特性,來指導(dǎo)智能吸

2、波結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計和分析。
　　采用Smith圓圖和等效電路直接圖解法分析了Salisbury屏的工作原理,同時考察了Salisbury屏各結(jié)構(gòu)參數(shù)對吸波帶寬的影響。研究結(jié)果表明,Salisbury屏的設(shè)計厚度可以通過介質(zhì)板的介電常數(shù)來調(diào)整。當(dāng)介質(zhì)板的介電常數(shù)增大時可以相應(yīng)減小Salisbury屏的設(shè)計厚度,但是伴隨吸收峰變窄,帶寬變小。
　　采用Smith圓圖和等效電路直接圖解法優(yōu)化設(shè)計了Jaumann吸收體,同時考察了Jau

3、mann吸收體各結(jié)構(gòu)參數(shù)對吸波帶寬的影響。研究結(jié)果表明,通過合理添加Jaumann吸波體的層數(shù),可以使吸波體導(dǎo)納曲線更加集中,從而獲得更寬帶的吸波效果。10mm厚度的Jaumann吸收體在4~16GHz范圍內(nèi)反射率低于-8dB,其吸波性能明顯優(yōu)于同厚度的Salisbury屏。
　　設(shè)計了由方環(huán)和圓環(huán)單諧振點頻率選擇表面圖形構(gòu)成的單層寬帶吸波體。借助Smith圓圖和等效電路直接圖解法發(fā)現(xiàn)其阻抗匹配遵循以下規(guī)律:當(dāng)接地介質(zhì)板電納的零點

4、中心頻率與頻率選擇表面圖形的諧振點相接近;頻率選擇表面圖形的諧振點電導(dǎo)在合理范圍之間;端點頻率電納與接地介質(zhì)板電納相接近時,可以通過接地介質(zhì)板和頻率選擇表面圖形的電納部分相互抵消來得到寬頻吸波效果。5mm厚的單層吸波體反射率低于-8db的頻帶為4GHz~18GHz,遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于相同厚度下的Salisbury屏,優(yōu)化Jaumann屏和商用非磁性單層結(jié)構(gòu)吸波體。
　　對于由方環(huán)和圓環(huán)單諧振點頻率選擇表面圖形構(gòu)成的雙層寬帶吸波體來說,其阻抗

5、匹配應(yīng)當(dāng)遵循以下規(guī)律:當(dāng)接地介質(zhì)板電納的零點中心頻率與兩組頻率選擇表面圖形的諧振點相接近;上、下層頻率選擇表面圖形諧振點電導(dǎo)控制在合理范圍之間;上層介質(zhì)隔離板能夠旋轉(zhuǎn)合適的角度到達(dá)上層頻率選擇表面導(dǎo)納曲線附近半圓并與其匹配最終到達(dá)Smith圓圖的中心位置時,可以得到寬頻吸波效果。10mm厚雙層吸波體從3.3GHz頻點開始可以獲得低于-8dB的吸波帶寬,遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于相同厚度下的Salisbury屏,優(yōu)化Jaumann屏和商用非磁性雙層結(jié)構(gòu)吸波