用于Ka/W双波段面天线的FSS设计理论与技术研究
发布时间：2020-12-04 21:16
频率选择表面（Frequency Selective Surface,FSS）是一种二维周期性结构,对不同频段的电磁波具有频率选择性的透射或反射特性,即为一个空间立体滤波器。随着科学技术的不断发展,频率选择表面在微波、毫米波、红外及可见光等方面的应用得到了极大的关注。如何让频率选择表面独特的空间滤波特性在实际电子和光子系统中发挥更大作用,已然成为电子学和光学的研究热点。本文主要研究了 FSS在毫米波面天线系统中的应用,设计并实现了面天线的多频复用,有效地提高了天线的利用率。（1）研究了 FSS的电磁传输特性理论,影响FSS传输与反射特性的主要因素及FSS的设计方法,解析了 FSS的栅瓣现象。在此基础上,设计了一种新型扇形环状FSS单元和一种能够有效抑制高频载波的曲折六边形环状FSS单元,所设计的FSS结构可实现对Ka波段电磁波的透射与W波段电磁波的反射,且具有对不同极化和斜角度入射电磁波的高稳定性。（2）简要介绍了抛物面天线和卡塞格伦天线的几何结构、工作原理和一般设计方法,给出了双模圆锥喇叭天线的相关设计理论,在此基础上,设计和研究了双曲面FSS在Ka/W毫米波双波段面天线设计中的应用...
【文章来源】：南京信息工程大学江苏省
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１贴片型ＦＳＳ等效电路及特性曲线??
ＵＳ??０?０?０?１?数?－＝？??／??图２－１贴片型ＦＳＳ等效电路及特性曲线??孔径型ＦＳＳ与贴片型ＦＳＳ在结构上互补，对特定频率的电磁波呈透射特性，相当??于带通滤波器。当频率较低的电磁波照射在孔径型ＦＳＳ阵列上时，电场激发孔径以外金??属表面上的电子大范围移动，吸收大部分的能量，而孔径周围的感应电流很小，此时，??透射系数比较低。随着入射波频率逐渐升高，孔径之外金属表面的电子移动范围就会随??之减小，而沿着孔径流动的感应电流不断增大，那么向孔径透射方向辐射的能量也随着??变大，因此透射系数得到改善。当入射电磁波频率升高到特定值时，入射波中只有极少??的能量被电子吸收，感应电流达到最大值，此时，孔径型ＦＳＳ的反射系数极低，透射系??数趋近于１。其等效电路和特性曲线如图２－２所示［３３］。??＾?Ｙ?■＇ｉ－Ａ－??图２－２孔径型ＦＳＳ等效电路及特性曲线??由以上两种情况的分析发现
２．２?ＦＳＳ单元分类及特性??频率选择表面的单元种类很多，一些常见单元可以按照形状样式的不同分成以下四??类［３（）］，如图２－３所示。??□〇〇?旮?ｔ??第一类：中心连接型?第二类：环形单元??圓暑＿亞■圃??第三类：实心单元?第四类：组合单元??图２－３?ＦＳＳ单元分类??第一类：中心连接型，如偶极子单元、三极子单元、十字形单元、耶路撒冷十字形??单元、方形螺旋单元等。??第二类：环形单元，如六边环、十字环、圆环、方环、Ｙ环等。??第三类：实心单元，如圆形板、矩形板、六边形板等。??第四类：组合单元，种类众多。??以上几种类型结构的ＦＳＳ中，偶极子单元是最早发现和使用的原始单元形状，为了??解决偶极子单元在电磁波斜入射下的不稳定问题，将偶极子单元形状进行改进，设计出??了环形单元结构。与偶极子单元组成的ＦＳＳ阵列相比，环形单元组成的ＦＳＳ阵列结构??更加紧凑
【参考文献】：
期刊论文
[1]新型开口方环FSS圆极化器的研究与设计[J]. 袁良昊,汤炜. 科技视界. 2017(05)
[2]Ku/Ka波段双通带频率选择表面雷达罩设计研究[J]. 王秀芝,高劲松,徐念喜. 物理学报. 2013(23)
[3]太赫兹波段FSS带通滤波器的分析与设计[J]. 王建成,吴爱婷,孙艳玲,张丽艳. 电子器件. 2012(04)
[4]一种相控阵天线的FSS天线罩设计与分析[J]. 赵峻,徐晓文. 微波学报. 2012(S1)
[5]双层频率选择表面的优化设计[J]. 胡晓晴,夏同生,唐光明,董金明. 现代电子技术. 2012(05)
[6]Y孔分形频率选择表面的设计[J]. 王珊珊,高劲松,冯晓国,赵晶丽. 光学精密工程. 2011(05)
[7]方环可调频率选择表面吸收体[J]. 张成刚,张强,胡明春. 微波学报. 2009(01)
[8]新型单元的频率选择表面[J]. 贾宏燕,高劲松,冯晓国. 光学精密工程. 2008(11)
[9]圆环单元FSS对吸波材料特性的影响研究[J]. 卢俊,陈新邑,汪剑波. 物理学报. 2008(11)
[10]20/30GHz频率选择面技术研究[J]. 杨科. 空间电子技术. 2007(04)
博士论文
[1]频率选择表面的小型化设计与优化技术研究[D]. 郑书峰.西安电子科技大学 2012
硕士论文
[1]毫米波带通频率选择表面的研究[D]. 李方舟.西安电子科技大学 2014
[2]基于FSS副反射面的多频段反射面天线的研究[D]. 刘伟.西安电子科技大学 2014
[3]新型多频段频率选择表面的设计与仿真[D]. 李姣.江西师范大学 2012
[4]频率选择表面仿真设计与优化[D]. 朱鹏刚.兰州理工大学 2012
[5]毫米波三波束卡塞格伦天线设计[D]. 赵芸.南京理工大学 2012
[6]一种用于卫星通信的单偏置反射面天线的研究[D]. 张蕊.西安电子科技大学 2012
[7]偏置反射面天线的研究[D]. 史雪莹.西安电子科技大学 2010
[8]C波段频率选择表面的仿真设计[D]. 孙静.山东大学 2009
[9]毫米波带通频率选择表面研究[D]. 何显宗.长春理工大学 2008
[10]四频段频率选择表面副反射面天线的分析与设计[D]. 李庭.西安电子科技大学 2007
本文编号：2898251
【文章来源】：南京信息工程大学江苏省
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１贴片型ＦＳＳ等效电路及特性曲线??
ＵＳ??０?０?０?１?数?－＝？??／??图２－１贴片型ＦＳＳ等效电路及特性曲线??孔径型ＦＳＳ与贴片型ＦＳＳ在结构上互补，对特定频率的电磁波呈透射特性，相当??于带通滤波器。当频率较低的电磁波照射在孔径型ＦＳＳ阵列上时，电场激发孔径以外金??属表面上的电子大范围移动，吸收大部分的能量，而孔径周围的感应电流很小，此时，??透射系数比较低。随着入射波频率逐渐升高，孔径之外金属表面的电子移动范围就会随??之减小，而沿着孔径流动的感应电流不断增大，那么向孔径透射方向辐射的能量也随着??变大，因此透射系数得到改善。当入射电磁波频率升高到特定值时，入射波中只有极少??的能量被电子吸收，感应电流达到最大值，此时，孔径型ＦＳＳ的反射系数极低，透射系??数趋近于１。其等效电路和特性曲线如图２－２所示［３３］。??＾?Ｙ?■＇ｉ－Ａ－??图２－２孔径型ＦＳＳ等效电路及特性曲线??由以上两种情况的分析发现
２．２?ＦＳＳ单元分类及特性??频率选择表面的单元种类很多，一些常见单元可以按照形状样式的不同分成以下四??类［３（）］，如图２－３所示。??□〇〇?旮?ｔ??第一类：中心连接型?第二类：环形单元??圓暑＿亞■圃??第三类：实心单元?第四类：组合单元??图２－３?ＦＳＳ单元分类??第一类：中心连接型，如偶极子单元、三极子单元、十字形单元、耶路撒冷十字形??单元、方形螺旋单元等。??第二类：环形单元，如六边环、十字环、圆环、方环、Ｙ环等。??第三类：实心单元，如圆形板、矩形板、六边形板等。??第四类：组合单元，种类众多。??以上几种类型结构的ＦＳＳ中，偶极子单元是最早发现和使用的原始单元形状，为了??解决偶极子单元在电磁波斜入射下的不稳定问题，将偶极子单元形状进行改进，设计出??了环形单元结构。与偶极子单元组成的ＦＳＳ阵列相比，环形单元组成的ＦＳＳ阵列结构??更加紧凑
【参考文献】：
期刊论文
[1]新型开口方环FSS圆极化器的研究与设计[J]. 袁良昊,汤炜. 科技视界. 2017(05)
[2]Ku/Ka波段双通带频率选择表面雷达罩设计研究[J]. 王秀芝,高劲松,徐念喜. 物理学报. 2013(23)
[3]太赫兹波段FSS带通滤波器的分析与设计[J]. 王建成,吴爱婷,孙艳玲,张丽艳. 电子器件. 2012(04)
[4]一种相控阵天线的FSS天线罩设计与分析[J]. 赵峻,徐晓文. 微波学报. 2012(S1)
[5]双层频率选择表面的优化设计[J]. 胡晓晴,夏同生,唐光明,董金明. 现代电子技术. 2012(05)
[6]Y孔分形频率选择表面的设计[J]. 王珊珊,高劲松,冯晓国,赵晶丽. 光学精密工程. 2011(05)
[7]方环可调频率选择表面吸收体[J]. 张成刚,张强,胡明春. 微波学报. 2009(01)
[8]新型单元的频率选择表面[J]. 贾宏燕,高劲松,冯晓国. 光学精密工程. 2008(11)
[9]圆环单元FSS对吸波材料特性的影响研究[J]. 卢俊,陈新邑,汪剑波. 物理学报. 2008(11)
[10]20/30GHz频率选择面技术研究[J]. 杨科. 空间电子技术. 2007(04)
博士论文
[1]频率选择表面的小型化设计与优化技术研究[D]. 郑书峰.西安电子科技大学 2012
硕士论文
[1]毫米波带通频率选择表面的研究[D]. 李方舟.西安电子科技大学 2014
[2]基于FSS副反射面的多频段反射面天线的研究[D]. 刘伟.西安电子科技大学 2014
[3]新型多频段频率选择表面的设计与仿真[D]. 李姣.江西师范大学 2012
[4]频率选择表面仿真设计与优化[D]. 朱鹏刚.兰州理工大学 2012
[5]毫米波三波束卡塞格伦天线设计[D]. 赵芸.南京理工大学 2012
[6]一种用于卫星通信的单偏置反射面天线的研究[D]. 张蕊.西安电子科技大学 2012
[7]偏置反射面天线的研究[D]. 史雪莹.西安电子科技大学 2010
[8]C波段频率选择表面的仿真设计[D]. 孙静.山东大学 2009
[9]毫米波带通频率选择表面研究[D]. 何显宗.长春理工大学 2008
[10]四频段频率选择表面副反射面天线的分析与设计[D]. 李庭.西安电子科技大学 2007
本文编号：2898251
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