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10/15GHz双屏频率选择表面的分析与设计
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2017-11-18
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1 引言
频率选择表面（Frequency Selective Surface， FSS）是由金属贴片或缝隙构成的二维周期性阵列。它对不同频率的电磁波有反射或透射特性。例如，缝隙单元的FSS显高通特性，贴片单元的FSS显低通特性。因此，可以选择不同形式的单元来选取所需频率的电磁波，即常说的FSS具有空域滤波特性。由于具有如此特性，其应用也受到了极大的关注。主要应用有两个方面：一是用作副反射器，如图1所示。置于抛物面焦点处的天线A工作于频率fA，置于抛物面顶点处的天线B工作于频率fB。FSS_1与FSS_2传输fA，反射fB。由于FSS_1与FSS_2传输fA，所以天线A与抛物面构成工作在fA的抛物面天线。FSS_1与FSS_2反射fB，所以天线B与用作副反射器的FSS_1和用作扩展抛物面口径的FSS_2构成工作在fB的卡塞格伦天线。由此可知，FSS为反射面，多频工作提供了很好的解决方案，也为降低星载、机载天线的数量、重量和安装空间提供了很好的解决途径。二是用作天线罩。FSS天线罩能够在不影响天线工作性能的前提下，降低了天线的雷达散射截面（RCS），而且与传统的吸收体相比，具有增加带宽，减小吸收体厚度等优点。
本文针对FSS在第一方面应用，设计了一个对电磁波的入射角和极化形式都不敏感，而且有较大带宽和较小带间间隔的双屏频率选择表面。
图1 用于副反射器的FSS
2 FSS的分析与设计
FSS的频率响应特性主要取决于单元形状。各种常用结构单元（如图2所示）的详细讨论可见文献［4-9］。它们之间的性能比较如表1所示。由表1可知，方环单元对电磁波的入射角不敏感、交叉极化电平低、带宽宽，而且还能得到较小的带间间隔。
频率选择表面（Frequency Selective Surface， FSS）是由金属贴片或缝隙构成的二维周期性阵列。它对不同频率的电磁波有反射或透射特性。例如，缝隙单元的FSS显高通特性，贴片单元的FSS显低通特性。因此，可以选择不同形式的单元来选取所需频率的电磁波，即常说的FSS具有空域滤波特性。由于具有如此特性，其应用也受到了极大的关注。主要应用有两个方面：一是用作副反射器，如图1所示。置于抛物面焦点处的天线A工作于频率fA，置于抛物面顶点处的天线B工作于频率fB。FSS_1与FSS_2传输fA，反射fB。由于FSS_1与FSS_2传输fA，所以天线A与抛物面构成工作在fA的抛物面天线。FSS_1与FSS_2反射fB，所以天线B与用作副反射器的FSS_1和用作扩展抛物面口径的FSS_2构成工作在fB的卡塞格伦天线。由此可知，FSS为反射面，多频工作提供了很好的解决方案，也为降低星载、机载天线的数量、重量和安装空间提供了很好的解决途径。二是用作天线罩。FSS天线罩能够在不影响天线工作性能的前提下，降低了天线的雷达散射截面（RCS），而且与传统的吸收体相比，具有增加带宽，减小吸收体厚度等优点。
本文针对FSS在第一方面应用，设计了一个对电磁波的入射角和极化形式都不敏感，而且有较大带宽和较小带间间隔的双屏频率选择表面。
图1 用于副反射器的FSS
2 FSS的分析与设计
FSS的频率响应特性主要取决于单元形状。各种常用结构单元（如图2所示）的详细讨论可见文献［4-9］。它们之间的性能比较如表1所示。由表1可知，方环单元对电磁波的入射角不敏感、交叉极化电平低、带宽宽，而且还能得到较小的带间间隔。
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