【摘 要】
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小型化单元将频率选择表面中的布洛赫波谐振提高到观测区域以外,从本质上改善了频率选择表面的入射角稳定性。本文主要研究了小型化频率选择表面的设计方法,提出一种新型的小型化频率选择表面的实现方案。与之前通过折叠曲线延长谐振长度的方案相比,我们提出了使用非连接结构共同谐振的思路,进一步缩小了单元结构的尺寸与周期。在实现方案上使两个谐振结构尽可能靠近,激发其相互之间的位移电流,使得双频的谐振长度分别为内环尺
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小型化单元将频率选择表面中的布洛赫波谐振提高到观测区域以外,从本质上改善了频率选择表面的入射角稳定性。本文主要研究了小型化频率选择表面的设计方法,提出一种新型的小型化频率选择表面的实现方案。与之前通过折叠曲线延长谐振长度的方案相比,我们提出了使用非连接结构共同谐振的思路,进一步缩小了单元结构的尺寸与周期。在实现方案上使两个谐振结构尽可能靠近,激发其相互之间的位移电流,使得双频的谐振长度分别为内环尺寸以及内环与外环尺寸的和。本质上其物理机理是利用位移电流沟通不同结构产生联合谐振效应。利用此思路,设计了透射通带中心频率为9.1GHz和13.5GHz、阻带中心频率为10.7GHz的三频段频率选择表面。具体地说,使用内环实现13.5GHz的透射,使用内环和外环共同作用,实现9.1GHz的透射,两环之间的金属结构实现10.7GHz的反射。通过仿真,三个频带带宽超过0.6GHz。在此基础上提出了这一类型频率选择表面的标准等效电路。电路的基本拓扑结构为大环的等效自电容和两环中间金属结构的等效电感串联,再与小环的等效自电容并联,然后串联大环外金属结构的等效电感。通过等效电路理清了实现三频带滤波的物理机理,并给出了谐振点的求解公式。根据公差的要求,使用腐蚀加工的工艺在超薄材料上进行了加工。对样品使用链路法测试其透射系数和近远场变换法评估了 FSS对天线方向图的影响,定量计算了远场方向图的波束畸变。通过实验数据表明这种思路是一种有效的小型化设计方式,其能实现三频段的分离。在通带中的透射系数优于-1dB,在阻带中的透射系数优于-10dB。在通带中的波束畸变控制在98.8%（以耦合系数标定）。在阻带中能明显抑制主波束的形成。
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