方同轴型三维频率选择表面的研究与实现
发布时间：2021-11-15 16:48
传统的频率选择表面（Frequency Selective Surface,FSS）一般由各种二维形状的金属贴片或槽线结构按周期排列而形成的无限大区域的平面结构,其对不同频率、极化模式和入射角度的空间电磁波具有频率选择性,因此也常被称为空间滤波器。三维FSS 比传统二维FSS多了一个维度上的设计自由度,能在所需工作频段引入更多的传输零、极点。在实现同样性能的前提下,三维FSS具有陡峭的频率选择特性、较好的角度和极化稳定性、平坦的通带以及较小的单元尺寸等优势,因此,其设计和应用得到了研究人员们的关注。本文主要介绍了基于方同轴的双通带和宽带外抑制带通两类3-DFSS结构,并对其进行了相关的研究和实验验证。论文的主要内容包括:（1）在原有方同轴FSS的基础上,通过引入金属化通孔和耦合缝隙,增加了 FSS的谐振模式。FSS通过奇偶模耦合效应,产生了更多的传输零、极点,可以实现平坦的带通性能、陡峭的频率选择性和宽带外抑制。将金属化通孔和耦合缝隙应用于多个电磁波传输路径,可以实现多通带响应。（2）将金属化通孔和耦合缝隙应用于方同轴结构,形成了一个双通带3-D FSS。在电磁波传输路径中引入金属化通...
【文章来源】：南京师范大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
FSS在军事和空间科学方面的应用:(a)雷达天线罩，(b)多频反射面夭线
（ａ）?（ｂ）??图１．１?ＦＳＳ在军事和空间科学方面的应用：（ａ）雷达天线罩，（ｂ）多频反射面天线??？＂?Ｖ?Ｍ＾ｌｃ?ｐｈｏｎｅ?Ｒ＾ｄｉａｉｒｄ?ＲＨ?１１０＊２＊５?Ｗｈ?、ｌｄ??｜｜ｈｗ?、?｜?ＶｉＭＨ／－ｌ（．Ｈ／）?（ｈａｒｇｉａ：?Ｈｕｔ?／?ｙ?Ｒｅｃｅｉｖｅｒ?ｃｏｉｌ??Ａｍｅｎｎａ?．?ＢＫｋｃｃ＼ｃｒｏｆ??ｆ?．騰黑?１?Ｂ?卞＝＾？?■ＢＵＵＵＭＵ．Ｗ?｜，ｚ?—??ｖｖ；．！－，?＇＞?＇＇＇?１ＪＬＪ＊＊＊ＨＭ?ｎｎ＂?＾?Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ?ｌａ＞＼＇ｒｏｆ??ｙ）?Ｉ?卜！｜?ｍ—、，，，．”??Ｖ：?７ｉ?Ｉ?ｒａｎ？ｎｉｉ丨ｅｒ?ｃｏｉｌ??＂齡咖＿?／?Ｆ—＿ｄ??（ａ）?（ｂ）??图１．２?ＦＳＳ在民用方面的应用：（ａ）安装在室内，（ｂ）安装在无线充电装置上??１．３国内外研究现状??人们对ＦＳＳ的认知大致开始于１８世纪，美国人ＦｒａｎｓｉｓＨｏｐｋｉｎｓｏｎ观察到自??然光透过丝质纱巾形成了奇异的散射现象，后来美国物理学家Ｄ．?Ｒｉｔｔｅｎｈｏｕｓｅ通??过研究光学中的光栅结构对Ｆｒａｍｉｓｌｔｏｐｋｉｎｓｏｎ观察到的现象进行了解释，还指出??周期栅的这种滤波特性其实是周期结构与空间电磁波彼此作用时呈现出的基本??电磁特性｜６］。Ｍａｒｃｏｎｉ与Ｆｒａｎｋｌｉｎ在１９１９年对抛物反射面天线中所使用的金属??线栅进行的研究
?当于一张能使入射电磁波完全反射的导电平面，而对谐振频率外的入射电磁波表??现为不同程度的透射。图１．３?（ｂ）所示的缝隙型ＦＳＳ为贴片型ＦＳＳ的互补结构，??在结构参数确定和平面电磁波入射条件下呈现的滤波性能与贴片型ＦＳＳ正好相??反。??（ａ）?（ｂ）??图１．３传统ＦＳＳ的两种类型：（ａ）贴片型ＦＳＳ，?（ｂ）缝隙型ＦＳＳ??早期人们对ＦＳＳ的分析和研宄主要通过运用准静态场理论、变分法和等效??电路法等解析方法。Ｇ．?Ｇ．?Ｍａｃｆａｒｌａｎｃｅ在］９４６年利用准静态场理论分析丫在微??波频段内无限薄一维周期带线的散射特性［７１。Ｋｉｅｂｕｒｔｚ和Ｉｓｈｉｍａｒｕ利用变分法求??解了具有周期孔径结构的薄导电平板的散＾特性ｍ。Ｎ．?Ｍａｒｃｕｖｉｔｚ利用等效电路??法求解了一维周期带线的传输和反射系数，并给出了周期带线在平行极化和垂直??极化电磁波入射时的等效电路参数值［９１。??除以上解析方法外，矩量法（Ｍｏｍｅｎｔ?Ｍｅｔｈｏｄ，?ＭＯＭ）?｜Ｈ＞１、有限元法（Ｆｉｎｉｔｅ??Ｅｌｅｍｅｎｔ?Ｍｅｔｈｏｄ，?ＦＥＭ）丨１１－１２丨、时域有限差分法（Ｆｉｎｉｔｅ?Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ?Ｔｉｍｅ?Ｄｏｍａｉｎ，??ＦＤＴＤ）以及一些组合方法等电磁场数值计算方法也在一定程度上使得频率??选择表面的研宄得到了延伸和发展。其中，矩量法又可分为模匹配法（Ｍｏｄｅ??Ｍａｔｃｈｉｎｇ?Ｍｅｔｈｏｄ，?ＭＭＭ）、谱域法（Ｓｐｅｃｔｒａｌ?Ｄｏｍａｉｎ?Ｍｅｔｈｏｄ．?ＳＤＭ）、周期矩量法??（Ｐｅｒｉｏｄｉｃ?Ｍｏｍｅｎｔ?Ｍｅｔｈｏｄ．?ＰＭＭ）等全波分析方法
【参考文献】：
期刊论文
[1]带有多层介质衬底FSS的损耗和带宽特性分析[J]. 侯新宇,万伟,佟明安,万国宾. 微波学报. 1999(04)
[2]多层频率选择表面的分析[J]. 沈忠祥,华荣喜. 电子学报. 1992(06)
[3]用谱域法分析含介质衬底的频率选择表面[J]. 李京鸣,章文勋. 微波学报. 1989(04)
博士论文
[1]新型人工周期结构的特性研究及应用[D]. 施永荣.南京理工大学 2015
[2]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]自由空间法微波参数测试技术[D]. 王娟.电子科技大学 2013
本文编号：3497156
【文章来源】：南京师范大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
FSS在军事和空间科学方面的应用:(a)雷达天线罩，(b)多频反射面夭线
（ａ）?（ｂ）??图１．１?ＦＳＳ在军事和空间科学方面的应用：（ａ）雷达天线罩，（ｂ）多频反射面天线??？＂?Ｖ?Ｍ＾ｌｃ?ｐｈｏｎｅ?Ｒ＾ｄｉａｉｒｄ?ＲＨ?１１０＊２＊５?Ｗｈ?、ｌｄ??｜｜ｈｗ?、?｜?ＶｉＭＨ／－ｌ（．Ｈ／）?（ｈａｒｇｉａ：?Ｈｕｔ?／?ｙ?Ｒｅｃｅｉｖｅｒ?ｃｏｉｌ??Ａｍｅｎｎａ?．?ＢＫｋｃｃ＼ｃｒｏｆ??ｆ?．騰黑?１?Ｂ?卞＝＾？?■ＢＵＵＵＭＵ．Ｗ?｜，ｚ?—??ｖｖ；．！－，?＇＞?＇＇＇?１ＪＬＪ＊＊＊ＨＭ?ｎｎ＂?＾?Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ?ｌａ＞＼＇ｒｏｆ??ｙ）?Ｉ?卜！｜?ｍ—、，，，．”??Ｖ：?７ｉ?Ｉ?ｒａｎ？ｎｉｉ丨ｅｒ?ｃｏｉｌ??＂齡咖＿?／?Ｆ—＿ｄ??（ａ）?（ｂ）??图１．２?ＦＳＳ在民用方面的应用：（ａ）安装在室内，（ｂ）安装在无线充电装置上??１．３国内外研究现状??人们对ＦＳＳ的认知大致开始于１８世纪，美国人ＦｒａｎｓｉｓＨｏｐｋｉｎｓｏｎ观察到自??然光透过丝质纱巾形成了奇异的散射现象，后来美国物理学家Ｄ．?Ｒｉｔｔｅｎｈｏｕｓｅ通??过研究光学中的光栅结构对Ｆｒａｍｉｓｌｔｏｐｋｉｎｓｏｎ观察到的现象进行了解释，还指出??周期栅的这种滤波特性其实是周期结构与空间电磁波彼此作用时呈现出的基本??电磁特性｜６］。Ｍａｒｃｏｎｉ与Ｆｒａｎｋｌｉｎ在１９１９年对抛物反射面天线中所使用的金属??线栅进行的研究
?当于一张能使入射电磁波完全反射的导电平面，而对谐振频率外的入射电磁波表??现为不同程度的透射。图１．３?（ｂ）所示的缝隙型ＦＳＳ为贴片型ＦＳＳ的互补结构，??在结构参数确定和平面电磁波入射条件下呈现的滤波性能与贴片型ＦＳＳ正好相??反。??（ａ）?（ｂ）??图１．３传统ＦＳＳ的两种类型：（ａ）贴片型ＦＳＳ，?（ｂ）缝隙型ＦＳＳ??早期人们对ＦＳＳ的分析和研宄主要通过运用准静态场理论、变分法和等效??电路法等解析方法。Ｇ．?Ｇ．?Ｍａｃｆａｒｌａｎｃｅ在］９４６年利用准静态场理论分析丫在微??波频段内无限薄一维周期带线的散射特性［７１。Ｋｉｅｂｕｒｔｚ和Ｉｓｈｉｍａｒｕ利用变分法求??解了具有周期孔径结构的薄导电平板的散＾特性ｍ。Ｎ．?Ｍａｒｃｕｖｉｔｚ利用等效电路??法求解了一维周期带线的传输和反射系数，并给出了周期带线在平行极化和垂直??极化电磁波入射时的等效电路参数值［９１。??除以上解析方法外，矩量法（Ｍｏｍｅｎｔ?Ｍｅｔｈｏｄ，?ＭＯＭ）?｜Ｈ＞１、有限元法（Ｆｉｎｉｔｅ??Ｅｌｅｍｅｎｔ?Ｍｅｔｈｏｄ，?ＦＥＭ）丨１１－１２丨、时域有限差分法（Ｆｉｎｉｔｅ?Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ?Ｔｉｍｅ?Ｄｏｍａｉｎ，??ＦＤＴＤ）以及一些组合方法等电磁场数值计算方法也在一定程度上使得频率??选择表面的研宄得到了延伸和发展。其中，矩量法又可分为模匹配法（Ｍｏｄｅ??Ｍａｔｃｈｉｎｇ?Ｍｅｔｈｏｄ，?ＭＭＭ）、谱域法（Ｓｐｅｃｔｒａｌ?Ｄｏｍａｉｎ?Ｍｅｔｈｏｄ．?ＳＤＭ）、周期矩量法??（Ｐｅｒｉｏｄｉｃ?Ｍｏｍｅｎｔ?Ｍｅｔｈｏｄ．?ＰＭＭ）等全波分析方法
【参考文献】：
期刊论文
[1]带有多层介质衬底FSS的损耗和带宽特性分析[J]. 侯新宇,万伟,佟明安,万国宾. 微波学报. 1999(04)
[2]多层频率选择表面的分析[J]. 沈忠祥,华荣喜. 电子学报. 1992(06)
[3]用谱域法分析含介质衬底的频率选择表面[J]. 李京鸣,章文勋. 微波学报. 1989(04)
博士论文
[1]新型人工周期结构的特性研究及应用[D]. 施永荣.南京理工大学 2015
[2]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]自由空间法微波参数测试技术[D]. 王娟.电子科技大学 2013
本文编号：3497156
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