光学仪器窗的电磁屏蔽技术在航天航空设备、精密光学仪器等领域具有广阔的应用前景。随着电磁环境的日益复杂以及探测精度的逐渐提升,对光学仪器窗的电磁屏蔽技术提出了更高的要求。为了在光学仪器窗电磁屏蔽波段内实现优良的频率选择特性,光学透明频率选择表面的研究受到了广泛的关注,光学透明频率选择表面需同时实现高透光率、强电磁屏蔽特性、低成像质量影响以及在探测波段的优良电磁传输特性。目前,现有的透明频率选择表面难以兼顾以上各项要求,因此,设计新型的透明频率选择表面以进一步提升其性能对光学仪器窗精密探测领域具有十分重要的意义。针对以上问题,本文将随机重叠圆环网栅与圆环型频率选择表面相结合提出了基于随机网栅的透明频率选择表面结构以进一步提升透明频率选择表面的光电性能,并对其电磁传输特性、光学透射性、光学衍射特性及电磁屏蔽特性进行了深入的理论及实验研究,主要研究内容如下:为了解决周期结构网栅光学衍射能量集中分布的问题,提出了基于重叠圆环网栅结构的新型参数随机方法。采用将随机结构离散化为矩阵的方法对网栅孔径函数进行等效以求解随机网栅的光学衍射能量分布。根据随机网栅透光面积与总面积比值求解其透光率。利用等效电路法对随机重叠圆环网栅电磁屏蔽效率进行建模,对传统等效电路模型进行修正得到适用于随机重叠圆环网栅的等效电路模型。仿真结果表明,随机重叠圆环网栅总透光率为95.96%,最大归一化高级次衍射能量为0.00157%,大大降低了对成像质量的影响,相比于周期结构重叠圆环网栅,其高级次衍射能量降低了81.1%,其在12~18 GHz波段电磁屏蔽效率优于23 dB。为了实现频率选择表面结构在毫米波波段优良的电磁传输特性,对频率选择表面结构参数进行了设计优化,仿真分析了周期参数、内外径参数、环形宽度参数、加载基底厚度对其电磁传输特性的影响。对圆环型频率选择表面的透光率进行了理论建模,经模型计算,其总透光率仅为6.96%。优化设计得到的圆环型频率选择表面的通带中心频率为35.12 GHz,通带最大透波率为-0.308dB,-3 dB带宽为10.78 GHz。为了兼顾光学透过性、强电磁屏蔽特性、低成像质量影响及毫米波波段的优良电磁传输特性,将随机重叠圆环网栅与圆环型频率选择表面相结合形成基于随机网栅的频率选择表面结构,该复合结构的总透光率为95.62%,相比于圆环型频率选择表面提升了88.66%,最大归一化高级次衍射能量仅为0.00158%,对成像质量造成的影响十分微弱。复合频率选择表面电磁传输特性曲线的通带中心频率为32.3 GHz,通带最大透波率为-0.79 dB,-3 dB带宽为13.4 GHz。对本文设计结构进行加工与实验测试,实验结果表明:随机重叠圆环网栅样片透光率为92.5%,高级次衍射能量分布均匀,降低了对成像质量的影响,其在12~18 GHz的电磁屏蔽效率优于18 dB。基于随机重叠圆环网栅的频率选择表面透光率为91.6%,其通带中心频率为31.3 GHz,最大通带透波率为-2.6dB,在改善传统频率选择表面低透光率的同时,保持了其原有的电磁传输特性,并且其高级次衍射能量分布十分均匀,对成像质量的影响很小。基于随机重叠圆环网栅的频率选择表面结构同时实现了在光学波段的高透过性、强电磁屏蔽特性、优良的电磁传输特性以及高成像质量。金属网栅及光学透明频率选择表面研究方法在精密探测光学仪器窗及航空航天装备领域具有重要的应用价值。