双红外带通频率选择表面滤波机理研究

发布时间：2020-05-04 10:10

【摘要】：光学窗电磁屏蔽技术在精密光电探测仪器、空间探测设备与无线通信设备等领域均有重要的应用前景。空间内电磁干扰与微波武器可以使飞行器“致盲”从而使其失效。某些微波设备工作时产生的微波也会对人身体造成伤害。频率选择表面技术是解决这一问题比较理想的方法,目前的频率选择表面难以在具备强电磁屏蔽效率的同时满足多波长红外探测器的滤波需求。因此,设计一种新型的具备强电磁屏蔽效率的双红外带通频率选择表面对国防等领域均具有重要意义。针对上述问题,本文通过对带通频率选择表面滤波机理的研究,基于多周期单元混合设计方法提出了一种新型频率选择表面结构,并对其红外滤波特性与电磁屏蔽特性进行深入的理论与实验研究,主要内容如下:1.采用时域有限差分法建立理论分析模型并分析圆形孔径与圆环形孔径频率选择表面各尺寸参数对红外透射特性的影响。利用频率选择表面分析模型分别对圆形孔径频率选择表面以及圆环形孔径频率选择表面的尺寸参数对其红外透射特性的影响进行深入研究。2.设计一种新型双红外带通频率选择表面结构,优化设计其结构参数,仿真分析其滤波特性及规律。为解决频率选择表面同时具有双红外带通以及强电磁屏蔽特性的问题,基于多周期单元混合设计方法提出了一种新型的双红外带通频率选择表面结构,通过时域有限差分方法分析了该结构的红外波段的双带通滤波特性,并对其尺寸参数进行优化。3.建立双红外带通频率选择表面的等效电路模型,利用该模型分析本课题设计频率选择表面在Ku波段的电磁屏蔽效率。对Langley等效电路模型进行改进,并基于改进后的Langley等效电路模型以及Parisa等效电路模型,建立了双红外带通频率选择表面等效电路模型,通过该模型计算得到了本文设计的频率选择表面在Ku波段的电磁屏蔽效率曲线,并利用该模型对本文设计的频率选择表面结构的圆环外径、圆环内径等尺寸参数在Ku波段对电磁屏蔽效率的影响进行了深入的分析。4.加工双红外带通频率选择表面样片,实验验证其强电磁屏蔽特性与双红外带通特性。采用傅里叶红外光谱分析仪与矢量网络分析仪对样片的红外透射特性与电磁屏蔽特性进行测试。测试结果表明样片的Ku波段电磁屏蔽性能优于38dB,并在红外波段出现两个通带,其谐振波长分别为2.66μm和17.82μm,透光率分别为67.07%与64.67%。综上,本文设计的双红外带通频率选择表面实现了强电磁屏蔽效率和双红外带通滤波功能。
【图文】：

多带,微波,频率选择表面

滤波特性的方向发展。Drupp 等人制作了等人设计了近红外波段多波带频率选择表斗机 F-22 的雷达罩已经应用的频率选择表技术制成的传感器罩应用于维斯比级护卫择表面基本理论以及相对成熟，学者们将以及优化频率选择表面结构方向侧重。目主要有同心环结构频率选择表面、多层级频率选择表面、分形结构频率选择表面、计等。多周期单元混合结构设计时由于很单元混合型频率选择表面设计是一个难点 Sarabandi 在有限层数频率选择表面前提论。印度学者 Ramprabhu Sivasamy 设计了现了在微波波段的双频带阻滤波功能。R一种微波波段多带通的 FSS，其结构如图通滤波，，无法应用于红外探测器之中[12]。

曲线,矩形孔径,通频率,选择表

a) 矩形孔径双带通 FSS 结构 b) 红外透射特性曲线图 1-3 矩形孔径双带通频率选择表面结构及其红外透射特性曲线[13]图 1-4 a)所示为 R. H. C. Manic 等人设计的一种新型的 FSS，该新型 FSS 结构由两个有气垫层隔开的带基底的矩形贴片 FSS 组成[14]。该结构在微波波段具有双带阻的滤波特性，其微博透射特性曲线如图 1-4 b)所示。a) 新型双带阻 FSS 结构 b) 新型双带阻 FSS 微波透射特性曲线图 1-4 新型双带阻 FSS 结构及其红外透射特性曲线[14]1.2.2 多波段 FSS 技术国内研究现状
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN713;TN215

【参考文献】