双频频率选择表面及其在微带天线宽带RCS减缩中的应用
发布时间：2021-11-01 22:38
该文设计了一种风车形双频带阻型频率选择表面（FSS）,并将其加载到双频微带天线地板,实现宽带雷达散射截面（RCS）减缩。风车形FSS每一角都由两个相差90°的半方环组成,通过电偶极子谐振和风车FSS高次模谐振实现双频阻带。仿真和实测结果表明,将该FSS单元加载到双频微带天线地板后,在5.20 GHz处,天线E面、H面前向增益基本保持不变;在10.41 GHz处,天线E面、H面前向增益提高了1.8 dBi;同时,天线单站RCS在1.016.8 GHz宽带内减缩效果明显,其中x极化波下最大缩减量达到28.3 dB,y极化波下最大减缩量达到36.2 dB。
【文章来源】：电子与信息学报. 2017,39(06)北大核心EICSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
FSS单元结构图
湫阅芑?颈３植槐?的情况下，实现了1~16.8GHz宽带RCS减缩。其中，在不同极化波垂直照射下，天线单站RCS均减缩了25dB以上，减缩效果明显。2双频FSS单元设计所设计的FSS单元结构如图1所示，上层风车图案每一角由两个相差90°的半方环构成，下层为介质基板。其中金属部分为铜，电导率7σ=5.8×10S/m，介质基板高度为2mm、介电常数为2.2。具体参数如下：a=3.2mm,d=1.1mm,g=0.5mm。为分析FSS单元不同参数对透射系数S21的影响，利用周期边界条件和Floquet端口，以一个单元模拟无限周期组成的阵列进行仿真。图2给出了风车边长a对透射系数S21的影响。保持风车宽度d跟风车与边缘的距离g不变，改变a的大校可以看出随着a的增大，FSS的低频阻带和高频阻带都向低频偏移；低频阻带谐振深度逐渐变浅，但高频阻带先变浅后变深，没有特定规律，为保证阻带谐振频点在天线工作频带内，选取a=3.2mm。图3给出了风车宽度d对透射系数S21的影响。保持风车边长a跟风车与边缘的距离g不变，改变d的大校可以看出随着d的增大，FSS的低频阻带基本保持不变，但高频阻带向低频偏移；低频阻带和高频阻带谐振深度都是先变浅后变深，综合考虑选取d=1.1mm。图4给出了风车与边缘的距离g对透射系数S21的影响。保持风车边长a跟风车宽度d不变，改变g的大校可以看出随着g的增大，FSS的低频阻带逐渐向低频移动，但高频阻带基本保持不变；低频阻带和高频阻带谐振深度都是逐渐变浅，根据优选原则，选取g=0.5mm。优化后的FSS单元的传输系数S21曲线如图5所示。从FSS的传输系数S21曲线图中可以看出，在1~18GHz的超宽频带范围内，所设计的FSS呈现了良好的双频带阻特性。其阻带带宽为4.7~5.8GHz和10.2~10.7GHz，相对带宽分别为21.0
7σ=5.8×10S/m，介质基板高度为2mm、介电常数为2.2。具体参数如下：a=3.2mm,d=1.1mm,g=0.5mm。为分析FSS单元不同参数对透射系数S21的影响，利用周期边界条件和Floquet端口，以一个单元模拟无限周期组成的阵列进行仿真。图2给出了风车边长a对透射系数S21的影响。保持风车宽度d跟风车与边缘的距离g不变，改变a的大校可以看出随着a的增大，FSS的低频阻带和高频阻带都向低频偏移；低频阻带谐振深度逐渐变浅，但高频阻带先变浅后变深，没有特定规律，为保证阻带谐振频点在天线工作频带内，选取a=3.2mm。图3给出了风车宽度d对透射系数S21的影响。保持风车边长a跟风车与边缘的距离g不变，改变d的大校可以看出随着d的增大，FSS的低频阻带基本保持不变，但高频阻带向低频偏移；低频阻带和高频阻带谐振深度都是先变浅后变深，综合考虑选取d=1.1mm。图4给出了风车与边缘的距离g对透射系数S21的影响。保持风车边长a跟风车宽度d不变，改变g的大校可以看出随着g的增大，FSS的低频阻带逐渐向低频移动，但高频阻带基本保持不变；低频阻带和高频阻带谐振深度都是逐渐变浅，根据优选原则，选取g=0.5mm。优化后的FSS单元的传输系数S21曲线如图5所示。从FSS的传输系数S21曲线图中可以看出，在1~18GHz的超宽频带范围内，所设计的FSS呈现了良好的双频带阻特性。其阻带带宽为4.7~5.8GHz和10.2~10.7GHz，相对带宽分别为21.0%和图1FSS单元结构图图2参数a对透射系数S21的影响图3参数d对透射系数S21的影响图4参数g对透射系数S21的影响图5优化后FSS单元S21曲线
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种新型的双频高增益天线设计[J]. 丁友,李民权,彭猛,荣波,秦坤. 电子与信息学报. 2014(07)
[2]一种双频超薄吸波结构在微带天线中的应用[J]. 高军,张浩,曹祥玉,杨欢欢,杨群,李文强. 西安电子科技大学学报. 2015(01)
本文编号：3470817
【文章来源】：电子与信息学报. 2017,39(06)北大核心EICSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
FSS单元结构图
湫阅芑?颈３植槐?的情况下，实现了1~16.8GHz宽带RCS减缩。其中，在不同极化波垂直照射下，天线单站RCS均减缩了25dB以上，减缩效果明显。2双频FSS单元设计所设计的FSS单元结构如图1所示，上层风车图案每一角由两个相差90°的半方环构成，下层为介质基板。其中金属部分为铜，电导率7σ=5.8×10S/m，介质基板高度为2mm、介电常数为2.2。具体参数如下：a=3.2mm,d=1.1mm,g=0.5mm。为分析FSS单元不同参数对透射系数S21的影响，利用周期边界条件和Floquet端口，以一个单元模拟无限周期组成的阵列进行仿真。图2给出了风车边长a对透射系数S21的影响。保持风车宽度d跟风车与边缘的距离g不变，改变a的大校可以看出随着a的增大，FSS的低频阻带和高频阻带都向低频偏移；低频阻带谐振深度逐渐变浅，但高频阻带先变浅后变深，没有特定规律，为保证阻带谐振频点在天线工作频带内，选取a=3.2mm。图3给出了风车宽度d对透射系数S21的影响。保持风车边长a跟风车与边缘的距离g不变，改变d的大校可以看出随着d的增大，FSS的低频阻带基本保持不变，但高频阻带向低频偏移；低频阻带和高频阻带谐振深度都是先变浅后变深，综合考虑选取d=1.1mm。图4给出了风车与边缘的距离g对透射系数S21的影响。保持风车边长a跟风车宽度d不变，改变g的大校可以看出随着g的增大，FSS的低频阻带逐渐向低频移动，但高频阻带基本保持不变；低频阻带和高频阻带谐振深度都是逐渐变浅，根据优选原则，选取g=0.5mm。优化后的FSS单元的传输系数S21曲线如图5所示。从FSS的传输系数S21曲线图中可以看出，在1~18GHz的超宽频带范围内，所设计的FSS呈现了良好的双频带阻特性。其阻带带宽为4.7~5.8GHz和10.2~10.7GHz，相对带宽分别为21.0
7σ=5.8×10S/m，介质基板高度为2mm、介电常数为2.2。具体参数如下：a=3.2mm,d=1.1mm,g=0.5mm。为分析FSS单元不同参数对透射系数S21的影响，利用周期边界条件和Floquet端口，以一个单元模拟无限周期组成的阵列进行仿真。图2给出了风车边长a对透射系数S21的影响。保持风车宽度d跟风车与边缘的距离g不变，改变a的大校可以看出随着a的增大，FSS的低频阻带和高频阻带都向低频偏移；低频阻带谐振深度逐渐变浅，但高频阻带先变浅后变深，没有特定规律，为保证阻带谐振频点在天线工作频带内，选取a=3.2mm。图3给出了风车宽度d对透射系数S21的影响。保持风车边长a跟风车与边缘的距离g不变，改变d的大校可以看出随着d的增大，FSS的低频阻带基本保持不变，但高频阻带向低频偏移；低频阻带和高频阻带谐振深度都是先变浅后变深，综合考虑选取d=1.1mm。图4给出了风车与边缘的距离g对透射系数S21的影响。保持风车边长a跟风车宽度d不变，改变g的大校可以看出随着g的增大，FSS的低频阻带逐渐向低频移动，但高频阻带基本保持不变；低频阻带和高频阻带谐振深度都是逐渐变浅，根据优选原则，选取g=0.5mm。优化后的FSS单元的传输系数S21曲线如图5所示。从FSS的传输系数S21曲线图中可以看出，在1~18GHz的超宽频带范围内，所设计的FSS呈现了良好的双频带阻特性。其阻带带宽为4.7~5.8GHz和10.2~10.7GHz，相对带宽分别为21.0%和图1FSS单元结构图图2参数a对透射系数S21的影响图3参数d对透射系数S21的影响图4参数g对透射系数S21的影响图5优化后FSS单元S21曲线
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种新型的双频高增益天线设计[J]. 丁友,李民权,彭猛,荣波,秦坤. 电子与信息学报. 2014(07)
[2]一种双频超薄吸波结构在微带天线中的应用[J]. 高军,张浩,曹祥玉,杨欢欢,杨群,李文强. 西安电子科技大学学报. 2015(01)
本文编号：3470817
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