基于FSS空间滤波器极化稳定性的研究

摘要

频率选择表面是一种空间电磁波滤波器件，这种器件比传统滤波器在空间电磁波信号选择方面有独特优势，频率选择表面在电磁隐身、电子对抗等领域的巨大应用价值使其在军用、民用方面得到广泛应用，在军事应用方面，其最重要的应用就是作为隐身雷达罩。
　　本文从理论和工程仿真两个方面对FSS进行研究和探讨。
　　在理论方面，介绍了包括FSS的基本分析理论、物理工作机制、常见的FSS单元类型，采用等效电路模型分析缝隙型和贴片型单元的传输网络。在工程仿真方面，以Y型缝隙FSS单元为例，分别从单元臂长、介质层厚度、介电常数、介质加载方式、单元缝隙宽度、入射波角度、极化方式和单元间距等角度，仿真分析了以上基本参数改变对频率选择表面频率传输响应特性的影响。在传输特性理论分析方面，分别详述了用模式匹配法和谱域分析法分析贴片单元和缝隙单元散射参数的方法。最后阐述了电磁波极化概念、极化类型和表示方法。
　　通过仿真分析Y环形FSS和Y缝隙型单元基本参数对传输曲线的影响，对两种单元的排列方式和旋转角度对传输曲线极化稳定性进行深入的仿真研究，发现在正方形排列方式和三角形排列方式下，两种FSS单元各自以不同方式旋转某种角度后传输曲线均可获得更稳定极化稳定性。
　　在综合仿真设计方面，首先介绍多层FSS电磁散射特性的分析方法，以方环形FSS单元为例，探索多屏FSS的仿真设计方法，多屏FSS具有更宽的传输带宽、更陡峭的边带传输特性，且传输特性更稳定，但是设计难度系数高，通带插损大。从单元紧凑、小型化设计角度出发，通过十字单元小型化前后性能进行仿真对比发现小型化FSS设计性能得到改善。设计一种新型小型、高极化稳定性的FSS单元，并对该新型单元进行双屏设计，通过反复优化介质层的厚度和介电常数，最终获得良好的频率传输响应特性。

目录

声明

摘要

1．绪论

1．1 简介

1．2 研究意义与应用

1．3 现状与发展趋势

1．4 论文内容安排

2．频率选择表面的基本理论

2．1 FSS的工作机制

2．2 FSS的传输特性

2．3 FSS单元分类

2．4 FSS的频率特性及影响因素

2．4．1 单元大小特性分析

2．4．2 单元间距特性分析

2．4．3 介质加载特性分析

2．4．4 入射角和极化方式特性分析

2．5 栅瓣现象

2．6 本章小结

3．频率选择表面分析方法与极化基础理论

3．1 模式匹配分析法

3．1．1 Floquet定理

3．1．2 贴片型FSS的模式匹配分析法

3．1．3 贴片型FSS的模式匹配分析法

3．2 谱域法

3．2．1 缝隙型FSS谱域分析法

3．2．2 贴片型FSS谱域分析法

3．3 电磁波的极化理论

3．3．1 波的极化

3．3．2 电磁波的表征

3．3．3 极化类型

3．4 本章小结

4．Y形缝隙单元和Y环形FSS极化稳定性研究

4．1 缝隙型FSS理论分析

4．2 Y形缝隙FSS的设计

4．3 Y环形单元的特性分析

4．4 Y形缝隙FSS极化稳定性的研究

4．5 Y环形FSS极化稳定性的研究

4．6 本章小结

5．新型小型化极化稳定FSS的双层仿真设计

5．1 多层FSS分析原理

5．2 多层频率选择表面初步仿真与设计

5．3 FSS的小型化设计

5．4 新型小型极化稳定FSS的双层结构仿真设计

5．5 本章小结

结语

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间申请国家发明专利

攻读硕士学位期间参加科研项目情况

获奖情况