射电天文用太赫兹三通带频率选择表面设计

摘要

本文设计一种基于单屏改进型开口谐振环(SRR)的太赫兹频率选择表面(FSS).改进型SRR谐振单元由具有开口缝的金属贴片组成,开口缝的物理尺寸会影响其阶跃特征阻抗特性.本文通过对改进型SRR单元结构建立LC等效电路模型,提取等效电路模型参数,并结合传输线理论,得到FSS的基频计算公式和谐波关系式.相比于传统均匀SRR,本文所提出的改进型SRR多频带传输的控制更为灵活.基于此特点,设计了一款中心频率依次为0.46 THz,0.86 THz和1.03 THz,可应用于射电天文的三通带太赫兹FSS.采用电磁仿真软件对影响该FSS传输特性的关键参数、周期间隔、小型化程度以及入射角敏感性等重要指标进行分析研究.结果表明,改进型SRR三通带FSS在三个通带内的反射系数分别为-37.6 dB,-13 dB和-19.6 dB,在0°-60°范围内均具有稳定的频率响应特性,且具有小型化程度高、损耗低等特点.这种三通带FSS在太赫兹频段射电天文方面有潜在的应用价值.