带阻频率选择表面的设计详细教程
频率选择表面的等效电路_概述说明以及解释
频率选择表面的等效电路概述说明以及解释1. 引言1.1 概述频率选择表面（Frequency Selective Surface，简称FSS）是一种具有特定频率响应特性的二维或三维结构，常用于控制电磁波的传输和反射。
相比于传统的无源电子元件，频率选择表面通过其特殊的等效电路模型实现了对电磁波的频率选择功能。
本文将介绍频率选择表面的等效电路模型以及其在通信、雷达、天线等应用领域中的重要性。
1.2 文章结构本文主要包括以下几个部分：引言、频率选择表面的等效电路概述、频率选择表面的等效电路模型、设计和优化方法、结论与展望。
首先，我们将在引言部分介绍文章的背景和目的，为后续内容做铺垫。
接着，我们将详细阐述频率选择表面的定义和背景，并探讨其结构和原理以及在不同应用领域中的应用情况。
然后，我们将介绍常见的几种频率选择表面的等效电路模型，包括电感模型、电容模型和电阻模型。
随后，我们将探讨设计和优化方法，涵盖参数选择与调整、材料特性与性能分析以及实验测试与验证技术。
最后，我们将总结主要发现，并展望频率选择表面的未来发展方向。
1.3 目的本文旨在深入了解频率选择表面的等效电路模型，包括其定义和背景、结构和原理以及应用领域。
通过对电感模型、电容模型和电阻模型的介绍，读者可以对频率选择表面的工作原理有更为清晰的认识。
同时，我们将讨论设计和优化方法，以帮助读者更好地应用频率选择表面于实际工程中。
最后，我们将总结文章主要内容，并探讨未来频率选择表面在相关领域中的潜在发展方向。
2. 频率选择表面的等效电路2.1 定义和背景频率选择表面（Frequency Selective Surface，简称FSS）是一种具有特定波长选择性的电磁波滤波结构。
它可以实现对特定频率范围内的电磁波进行选择性透射或反射。
在无线通信系统、天线设计、雷达技术、光学器件等领域，对特定频段的电磁波进行控制和管理是非常重要的。
频率选择表面通过其特殊的物理结构和材料参数，能够实现对特定频率范围内电磁波的限制或传输，在这些应用中得到了广泛的应用。
低频带通与带阻自由切换的频率选择表面
低频带通与带阻自由切换的频率选择表面徐阳;高劲松;徐念喜;单冬至;宋乃涛【摘要】为了在不同时域下获得兼具带通与带阻空间滤波功能的低频频率选择表面(FSS),提出了一种带通与带阻型FSS可自由切换的设计方法,即在基于卷曲技术设计的小型化FSS表面上贴装电控PIN二极管,并利用"场-路"协同仿真的方法进行建模与计算.其中,卷曲图案既是滤波结构,也是馈电导线.当 PIN二极管导通时,卷曲图案缝隙处产生的电容C1与金属贴片电感 L1构成并联LC回路,FSS表现为带通滤波功能;反之,焊盘处缝隙及反偏 PIN二极管产生的电容C2与金属贴片电感 L2串联,FSS切换为带阻滤波功能.采用印刷线路板及表面贴装工艺制作出了400 mm × 400 mm 试验样件并采用自由空间法进行测试,仿真与测试结果表明:在2.45 GHz处,当PIN二极管导通时,FSS表现为强透射性能,反之则表现出强反射效果.这种基于电控PIN二极管开关所实现的带通与带阻型FSS自由切换方法在通信、电磁屏蔽及雷达隐身等领域具有广阔的应用前景.%To obtain a frequency-selective surface(FSS)structure with band-pass and band-stop spatial filtering functions at low frequency in different time domains,a design method for switching between band-pass and band-stop responses of the FSS was proposed.It was consisted of mounting PIN diodes on the miniaturized FSS,which was designed based on a convolution technique,and utilizing EM/Circuit Co-Simulation for calculations and analysis. It was noteworthy that the convoluted pattern was not only the filtering structure,but also serves as the feeder.When PIN diodes were in the ON-state,the parallel LC circuit constituted by the inductance L1of the metallic patches and the capacitance C1of the pattern slots represents theband-pass performance of the FSS. Conversely,the total capacitance C2of the reversed PIN diodes and the gap between the pads in series with the inductance L2of the metallic patches indicate the occurrence of band-stop performance for the FSS when the PIN diodes are in the ing a printed circuit board and surface mounting technology,a prototype of 400 mm×400 mm was fabricated and measured by the free space method. The simulation and test results indicate that,for a frequency of 2.45 GHz,the FSS exhibits strong transmission when the PIN diodes are in the ON-state,w hereas a strong reflection is obtained when the PIN diodes are in the OFF-state.With this method,arbitrary switching of the FSS between band-pass and band-stop responses is realized,based on electrically controlled PIN diodes,which has a broad range of prospective applications in the fields of telecommunication,electromagnetic shielding, and radar stealth.【期刊名称】《光学精密工程》【年(卷),期】2018(026)001【总页数】8页(P142-149)【关键词】频率选择表面;"场-路"协同仿真;PIN二极管;电桥网络【作者】徐阳;高劲松;徐念喜;单冬至;宋乃涛【作者单位】中国科学院长春光学精密机械与物理研究所中国科学院光学系统先进制造技术重点实验室,吉林长春130033;中国科学院大学,北京100039;中国科学院长春光学精密机械与物理研究所中国科学院光学系统先进制造技术重点实验室,吉林长春130033;中国科学院大学,北京100039;中国科学院长春光学精密机械与物理研究所中国科学院光学系统先进制造技术重点实验室,吉林长春130033;中国科学院长春光学精密机械与物理研究所中国科学院光学系统先进制造技术重点实验室,吉林长春130033;中国科学院长春光学精密机械与物理研究所中国科学院光学系统先进制造技术重点实验室,吉林长春130033【正文语种】中文【中图分类】TN957;TN7611 引言频率选择表面(Frequency Selective Surfaces，FSS)是由金属屏上周期性的开孔单元(孔径型或带通型)或介质基底上周期性的金属贴片单元(贴片型或带阻型)构成的一种二维周期阵列结构。
频率选择表面-HFSS报告
频率选择表⾯-HFSS报告频率选择表⾯5.3.1 设计背景频率选择表⾯（Frequency Selective Surface，FSS）是⼀种⼆维周期性结构，可以有效地控制电磁波的反射与传输。
⽬前FSS的应⽤⼗分⼴泛，可⽤于反射⾯天线的负反射器以实现频率复⽤，提⾼天线的利⽤率；也可以⽤于波极化器、分波数仪和激光器的“腔体镜”，以提⾼激光器的泵浦功率；还可以⽤于隐⾝技术，应⽤设计的雷达天线罩能够有效地降低雷达系统的雷达散射界⾯。
5.3.2 设计原理FSS是⼀种⽽为周期排列的阵列结构，本⾝不能吸收能量，但是却能起到滤波的作⽤。
通常有两种形式，以后总是贴⽚型，是在介质衬底层上周期性地印上规则的导体贴⽚单元组成⾦属阵列；另⼀种是孔径型，是在很⼤的⾦属屏上周期性开孔的周期孔径结构。
这两种结构都可以实现对电磁场的频率选择作⽤和极化选择作⽤，对于谐振情况下的⼊射电磁波，这两种阵列分别表现出全反射（单元为导体贴⽚）、全透射（单元为缝隙、孔径），它们也被分别称为带阻型FSS和带通型FSS。
频率选择表⾯的频率选择特性主要取决于写真单元的形式、单元的排布⽅式以及周围戒指的电性能。
FSS的基本结构如图5-3-1所⽰，上下层为介质层，中间层为⾦属层，⾦属层也可以位于介质层的上下⾯上。
1.基本的偶极⼦或缝隙形式的频率选择表⾯FSS的两类基本形式是导线阵列和缝隙阵列，如图5-3-2所⽰。
ε1 µ1ε2 µ2图5-3-1 FSS的基本结构如图5-3-2（a ）所⽰的谐振偶极⼦的阵列作为带阻滤波器，不能通⾏偶极⼦谐振频率的波，但可以通⾏⾼于和低于谐振频率的波。
与之互补的在理想导电⽚上的缝隙阵列，如图5-3-2（b ）所⽰，⽤作带通滤波器，可通⾏等于缝隙谐振频率的波，但拒绝较⾼和较低频率的波。
两种情况的传输系数图如图5-3-3所⽰。
2. 其他形式的频率选择表⾯单元形状各种各样的FSS 单元形状都是从最基本的直偶极⼦单元开始的。
宽带频率选择表面带阻滤波器的优化设计
现代微波通信系统需要具有良好的通阻带和宽 频 带特 性 的滤波器 ， 包 括 平 坦 的通 带 特 性 和 陡峭 的 截止 特性 ， 带外 抑 制好 ， 插 入损 耗 小 ， 并 且 具有 极 化 和角度 的稳定 性 ． 传 统 的单 层 Ｆ Ｓ Ｓ存 在 窄 带 和不 够 理 想 的频 率 响应特 性 ． 采 用 宽 带特 性 的单 元块 和 多 层 结构 是实 现宽带 稳 定 Ｆ Ｓ Ｓ结构 的首 选． 六 边形 结 构 具有 稳定 的宽带 效 应 ， 本 文 选择 六 边 形 多层 阵列 结 构作 为宽带 滤 波器应 用 的 Ｆ Ｓ Ｓ结构 ． Ｆ Ｓ Ｓ 频率响应的数值计算部分采用基于 Ｆ ｌ ｏ ｑ ｕ ｅ ｔ 定理的谱域 Ｍ ｏ Ｍ法． 宽带意味着频率点增多， 谱域 Ｍ ｏ Ｍ方法中最花费计算时间的操作就是 阻抗矩 阵 的求解 和矩 阵方程 获 得 电流 分 布 的收 敛性 ， 特别 是 执行频率扫描和角度扫描时． 在谱域 Ｍ ｏ Ｍ 中利用较
本 文聚焦在宽带 Ｆ Ｓ Ｓ滤 波器 的设 计算法 研究 上 ， 设计过程包 括 Ｆ Ｓ Ｓ频率响应的计 算和结 构参数 的优化
Ｄ Ｅ和 Ｐ Ｓ Ｏ在收敛性和计算时间上优于 Ｇ Ａ， 并且在 很 多应用 中如 在雷 达吸 波材 料 的优化 ¨ 。 。 、 天 线 阵列 的优化 ¨ ， Ｄ Ｅ优 于 Ｐ Ｓ Ｏ． 本 文采 用 Ｄ Ｅ优 化 算 法来 优化 Ｆ Ｓ Ｓ 周期结构． 传统的 Ｄ Ｅ在多层 Ｆ Ｓ Ｓ的设计 上仍然 会 出现收敛 速度 慢 和 优 化失 败 的情 况 ， 改 进 Ｄ Ｅ算 法使 其 收敛 性 更 快 ， 使 其 更 为 有 效 地 应 用 到 优化 Ｆ Ｓ Ｓ 结构 ， 尽快地获取需要 的频率响应具有重 要 的科 学 意义 ．
双阻带小型化频率选择表面的设计
特性 。图 ３为在 Ｔ Ｅ模 式 入射 波从 ０ ５ 。 化 时的 ｓ曲线 ， 。一 ０ 变 可 以看 出随 着入射 角 的增 加 ， 传输 禁带 的中心频 率保 持 不变 ，
一
ｎ ｒ ａ ｎ ｉ ｅ ｔ ｔ Ｅ ｐ ｌｒｚ ｔ ｎ ｏ ｌ ｌｉ ｃｄ ｎ ｈ Ｔ ｏａ ｉａ ｉ ｎ ｗｉ ｏ
５ ｍｍ 。
（ ） 型 化 双 阻 带Ｆ Ｓ 构 图 ａ小 Ｓ结
（ ） 型 化 双 阻 带Ｆ Ｓ 兀 ｂ小 Ｓ单
图 １ 小 型化 双 阻 带 Ｆ Ｓ结 构 与 Ｆ Ｓ单 元 图 Ｓ Ｓ
Ｆｉ．１ Ｔｈｅ ｇ ｏ ｒ ｎ ｈｅ ｕ ｔｃ ｌｏ ｉｉ ｔ ｅ ｔ ｐ ｎ Ｓ ｇ ｅ ｍｅ ｙ ａ ｄ ｔ ｎｉ ｅｌ ｆｍ ｎ ａｕｒｄ ｓｏ ｂａ ｄ ＦＳ
２种 互补 结构对 单元 谐振 频率 附近 电磁波 具 有 良好 的选 择 性 ， 属贴 片 结构 呈 全 反射 特 性 而缝 隙 结 构呈 全 金 透特性 。Ｆ Ｓ在微 波 、 Ｓ 毫米 波 、 红外 直 至光波 的各个 频谱 段都 得 到 了广泛 应 用 ， 特别 在微 波 频段 ，Ｓ 为 电 Ｆ Ｓ作 磁空 间滤波 器件 在军事 、 通讯 、 电磁安 全等方 面都 得到 了深入研 究 Ｉ］ １４。 Ｆ Ｓ的仿 真设 计 中假 设单 元周 期无 限排 列 ， 而得 到其传 输特性 ， 以实 际应用 中有效 尺 寸 的表 面必 须 Ｓ 从 所
理可将 Ｆ Ｓ周期 的场 用 相对 于 ｚ 的 Ｔ 和 Ｔ Ｓ 轴 Ｍ Ｅ模 式 来 表 示 ， 真 中通 常 分别 计 算 Ｔ 仿 Ｅ及 Ｔ 模 式 下 ＦＳ的 Ｍ Ｓ 传输 特性 。 由于所 设计 的单 元 结构 关 于 轴 和 Ｙ轴 完全 对 称 ， 直 入射 时 Ｔ 垂 Ｅ及 Ｔ 模 式 的传输 特性 相 同。 Ｍ
(完整word版)频率选择表面(学习笔记)
FSS--相关知识整理一、基本概念1、频率选择表面(Frequency Selective Surface ,FSS) 是一种二维周期阵列结构,就其本质而言是一个空间滤波器,与电磁波相互作用表现出明显的带通或带阻的滤波特性。
FSS 具有特定的频率选择作用而被广泛地应用于微波、红外至可见光波段。
2、分类频率选择表面有两种：贴片类型也叫介质类型，开槽类型也叫波导类型。
贴片类型是在介质表面周期性的标贴同样的金属单元，一般而言是作为带阻型滤波器的；低频透射，高频反射；开槽类型是在金属板上周期性的开一些金属单元的槽孔，从频率特性相应上看是带通型频率选择表面；低频反射，高频透射。
3、频率选择表面的应用雷达罩：通过安装频率选择表面减少雷达散射截面积。
卡塞哥伦天线副反射面：实现波束的复用与分离。
准光滤波器：实现波束的复用与分离。
吸波材料：基于高损耗的介质，可以实现大带宽的吸波材料。
极化扭转：折线形的频率选择表面是一个线极化变成圆极化的极化扭转器。
天线主面：降低带外的噪声。
4、滤波机理图1 频率选择表面的滤波机理频率选择表面和一般意义上的通过电容、电感组成的滤波器在目的上是一致。
而滤波机理和有很大的区别（图1）。
最大的区别是，一般的滤波器作用的对象是电路中的电流，而且一般滤波器我们主要关心通带的波形是不是有畸变，而对于阻带就就不必关心了。
而频率选择表面是对于场的滤波器，不论是透射波还是反射波都是十分重要，不仅仅要关注其幅度、相位的变化，还要关心交叉极化和热损耗等。
A、贴片类型：在介质表面周期性的标贴同样的金属单元。
图2 贴片类型频率选择表面的等效电路滤波机理：假设电磁波入射从左向右入射到贴片型频率选择表面上。
在平行于贴片方向的电场对电子产生作用力使其振荡，从而在金属表面上形成感应电流。
这个时候，入射电磁波的一部分能量转化为维持电子振荡状态所需的动能，而另一部分的能力就透过金属丝，继续传播。
换言之，根据能量守恒定律，维持电子运动的能量就被电子吸收了。
频率选择表面分析方法
频率选择表面的研究起始于上世纪60年代，国内外大批学者均为之投入了大量精力进行广泛深入的工作，提出了各种不同的数学分析与计算方法，如交分法，等效电路法，模式匹配法，谱方法等，这些计算方法主要可分为两大类，即标量分析方法与矢量分析方法。
前者包括变分法，等效电路法等，其仅可通过计算获得关于反射透射系数的幅度信息，通用性差，但计算量小，耗时短；后者包括模式匹配法，谱方法等，其通过计算不仅可获得反射透射系数的幅度信息，还可以获得相关的相位与极化信息，通用性强，但计算量大且耗时长。
值得一提的是，国内研究目前普遍采用模式匹配法进行计算分析，该方法不仅适用于求解任意单元形 状及排列方式的无限大平面FSS 结构，还可应用于多层的FSS 以及均匀层状衬底等组合结构。
但这种方法 依然存在不足，即处理复杂多层FSS 时计算量非常大，而且在数值求解过程中，选择适合复杂单元形状的 基函数非常困难，因而难以保证解的收敛速度，降低了有效性。
与一般模式匹配法相比，谱方法原理上也能分析任意单元形状的FSS 结构，在求解无限大FSS 问题时 与模式匹配法相当，该方法在求解过程中要求选取合适的基函数来保证收敛性，但可直接用于求解有耗FSS 的散射问题，与迭代技术相结合可以求解有限尺寸的FSS 散射问题。
并且谱方法利用了场的周期性，注意 电流分布的周期性特征，所以求解模型简单，计算量小，是一种很好的方法。
谱展开法在周期性结构的分析中，谱展开法是一种重要的分析方法。
Floquet 定理;一维周期结构如图2．5所示。
设入射平面波z TM()0j wt z E E e ϕ-=则空间沿x 方向相距为m 个周期的两点之间场为cos ,(,,)x jm D x x mD y w x y w e βθ-ψ(+,) =ψ式中ψ为电磁场的某一分量。
m 为一整数，β为传播常数，x D 为沿x 方向的周期长度，θ为入射角，上式即是Floquet 定理。
如果这个周期结构的单元是偶极子等贴片型类型，则入射场在单元上将感应出电压，并产生电流，如果我们将其中一个单元的电流作为基准单元电流(表示为0I )，则距它m 个周期的单元电流表示为m I 。
频率选择表面设计原理
频率选择表面设计原理频率选择表面（Frequency Selective Surface，FSS）是一种具有特定频率选择性的电磁波滤波器，通常被应用于天线、雷达等领域。
频率选择表面的设计原理是非常复杂的，下面我们将逐步详细介绍。
一、频率选择表面的基本原理频率选择表面通常由单元结构重复排列组成，其中每个单元结构都是由金属贴片和介质板组成。
金属贴片的形状及大小、介质板的介电常数等参数决定了频率选择表面的频率特性。
当电磁波传播到频率选择表面上时，会被金属贴片接收、反射、透过或吸收。
通过设置金属贴片的形状及大小，可以控制电磁波的反射和透过，从而实现特定频段的电磁波滤波。
二、频率选择表面的设计步骤1. 确定使用频段在设计频率选择表面之前，需要明确所要使用的频段。
根据频段的不同，需要调整金属贴片的大小、形状、分布方式以及介质板的材料及结构等参数。
2. 选择金属贴片形状不同形状的金属贴片对电磁波的反射和透过具有不同的影响。
在选择金属贴片形状时，需要考虑其反射和透过的频率特性，并确定最佳的形状。
3. 优化金属贴片大小和间距金属贴片的大小和间距也对频率选择表面的频率特性有重要的影响。
通过适当地调整金属贴片大小和间距，可以使频率选择表面在目标频段内具有更优异的性能。
4. 选择介质板材料介质板材料的介电常数对频率选择表面的频率特性也有很大的影响。
需要根据所选频段的介电常数，选择合适的介质板材料。
5. 确定金属贴片的分布方式金属贴片的分布方式是影响频率选择表面性能的另一个因素。
在设计过程中，需要综合考虑金属贴片的形状、大小、间距和介质板材料等因素，确定合适的金属贴片分布方式。
三、应用前景频率选择表面作为一种有效的电磁波滤波器，已经在天线、雷达等领域得到广泛的应用。
在未来，随着通信、雷达等技术的不断发展，频率选择表面的应用前景也将不断拓展。
总之，频率选择表面的设计原理是非常复杂的，需要考虑各种参数的综合影响。
只有深入研究其设计原理，才能够更好地应用于实际场景中，为人们的生活和工作带来更多便利。
液态金属频率选择表面流道拓扑优化设计
液态金属频率选择表面流道拓扑优化设计液态金属频率选择表面流道拓扑优化设计随着无线通信技术的快速发展，频率选择表面（FSS）作为一种实现频率选择和频带限制的新型功能材料，得到了广泛的关注和研究。
而液态金属，则因其优异的电磁特性和可调谐性，成为研究FSS的理想材料之一。
液态金属频率选择表面流道拓扑优化设计，旨在通过优化FSS的流道结构，达到更好的频率选择和性能。
首先，液态金属作为一种新型材料，具有较高的导电性和导热性。
液态金属可以通过加入一定比例的合金元素，实现对其电磁特性的调控。
同时，液态金属具有较高的形状可调节性，可以通过外界作用力或电流的变化，改变其形状和结构。
这些特性使得液态金属成为实现频率选择的理想材料。
其次，频率选择表面是一种周期性结构，通过调节结构的周期和尺寸，可以实现对特定频率波段的选择性透射和反射。
在液态金属频率选择表面的设计中，流道结构的拓扑优化至关重要。
通过优化流道的形状、大小、排列方式等参数，可以实现对不同频率波段的选择性传输。
而液态金属的可调谐性，则可以通过调节流道的形状和结构，实现对频率选择特性的优化。
在进行液态金属频率选择表面流道拓扑优化设计时，首先需要明确设计的目标。
例如，选择特定的频率波段进行传输，或者限制特定频率波段的传输等。
在目标明确后，可以通过数值模拟的方法，对不同的流道拓扑结构进行优化和比较。
常用的数值模拟方法包括有限元法、边界元法、有限差分法等。
这些方法可以通过对材料电磁参数进行建模和计算，得到不同流道结构的透射和反射特性。
根据优化目标，可以通过遗传算法、粒子群算法等优化算法，对不同结构的流道进行优化。
通过迭代计算和比较，最终可以得到在特定频率波段下表现最优的流道结构。
在设计过程中，还需考虑到制造和实现的可行性。
由于液态金属的形状可调节性，可以通过外加电磁场或变形力控制流道的结构，实现对频率选择特性的调控。
但同时也要考虑制造过程的复杂性和成本问题。
此外，对于液态金属频率选择表面的实际应用，还需要考虑温度变化和材料失效等因素的影响。
一种电磁防护有源频率选择表面及其控制方法
一种电磁防护有源频率选择表面及其控制方法电磁防护有源频率选择表面及其控制方法摘要:本文介绍了一种电磁防护有源频率选择表面及其控制方法。
该表面采用了一种独特的设计,能够有效地控制电磁波的反射和吸收,提高电子产品的电磁防护性能。
同时,本文还详细介绍了该表面的工作原理和性能指标,为设计和开发电磁防护有源频率选择表面提供参考。
关键词:电磁防护;频率选择表面;控制方法;工作原理;性能指标正文:一、引言电子产品在生产和使用中,面临着各种电磁干扰和辐射的威胁。
为了提高产品的电磁防护性能,需要设计一种能够有效地控制电磁波反射和吸收的频率选择表面。
频率选择表面是一种特殊的电磁屏蔽材料,能够通过控制电磁波的传播和反射,提高产品的电磁防护性能。
二、电磁防护有源频率选择表面的设计电磁防护有源频率选择表面的设计需要考虑以下几个方面:1. 频率选择表面的形状和尺寸频率选择表面的形状和尺寸需要与被屏蔽的物体相匹配。
表面的形状应该尽可能地接近物体的表面,并且尺寸应该足够大,以有效地吸收和反射电磁波。
2. 频率选择表面的材质频率选择表面的材质需要具有良好的电磁屏蔽性能,能够有效地控制电磁波的传播和反射。
通常采用金属或复合材料制成。
3. 频率选择表面的结构和涂层频率选择表面的结构和涂层需要具有一定的选择性,能够有效地控制电磁波的传播和反射。
可以采用多层结构,或者在表面涂覆导电涂层。
三、电磁防护有源频率选择表面的工作原理电磁防护有源频率选择表面的工作原理基于电磁感应原理。
当电磁波进入频率选择表面时,由于表面具有选择性,电磁波会被反射和吸收,而不是直接传播到物体内部。
反射和吸收的电磁波会在表面反弹和传播,直到能量耗尽为止。
四、电磁防护有源频率选择表面的性能指标设计有源频率选择表面需要考虑以下性能指标:1. 屏蔽性能屏蔽性能是衡量频率选择表面性能的重要指标。
屏蔽性能越好,说明频率选择表面对电磁波的屏蔽效果越好。
2. 反射性能反射性能是衡量频率选择表面反射电磁波的能力。
频率选择表面滤波器设计优化
频率选择表面滤波器设计优化在电子学领域中，频率选择表面滤波器是一个重要的器件，它可以帮助我们过滤掉不需要的频段，将信号保留在我们想要的频域中。
它的广泛应用范围包括无线通信、卫星通信和雷达等领域。
今天，我将会和大家分享一些频率选择表面滤波器设计优化的方法。
首先，让我们回忆一下频率选择表面滤波器的基本原理。
它是由介电材料层和金属导电层交替组成的结构。
而滤波器的性能取决于介电常数、尺寸和层数等参数。
在选取材料方面，我们应该选择具备高介电常数和低损耗的材料，这样可以帮助我们提高滤波器的性能。
在此基础上，我们通过优化尺寸和层数等参数，以达到更好的滤波效果。
接着，让我们来谈谈如何进行优化设计。
一般来说，优化设计需遵循以下步骤：第一步，制定设计目标。
我们需要明确具体的设计需求，如中心频率、带宽和插入损耗等。
第二步，确定初始结构参数。
我们需要在制定好设计目标后，初步确定滤波器的结构参数，如层数、介质种类、缝隙宽度等等。
第三步，选择合适的优化算法。
现在常用的优化算法包括遗传算法、粒子群算法、模拟退火算法和蚁群算法等。
不同的算法适用于不同的问题，我们需要根据实际情况选择合适的算法。
第四步，优化计算模型。
为了方便计算，我们需要利用电磁场仿真软件进行滤波器的仿真计算。
而在利用仿真进行优化时，我们需要根据实际情况制定仿真模型，学习仿真技巧和方法，以确保仿真计算的准确性和可靠性。
第五步，进行优化计算。
在确定好优化算法和计算模型后，我们可以进行优化计算了。
在进行计算时，需要注意求解的精度、迭代次数和收敛条件等。
第六步，优化结果分析。
在计算结束后，我们需要对结果进行分析和评价。
分析结果的优劣，判断是否达到设计目标，为下一步的设计工作提供更好的方向和条件。
除了上述基本步骤外，我们在进行频率选择表面滤波器设计与优化的过程中，还需要注意以下几个基本问题：一是优化目标的确定。
因为不同的设计目标，需要寻找不同的优化算法。
比如，我们优化插入损耗和中心频率时，可以选用遗传算法或者粒子群算法。
基于等效电路的频率选择表面分析与设计
硕士学位论文基于等效电路的频率选择表面分析与设计摘要频率选择表面(FSS)单元结构的传统设计方法，更多依赖设计者的经验和多次全波仿真的尝试，而本文将根据FSS的等效电路，结合贴片电感、贴片电容、叉指电容、弯折线电感等构建周期单元，以探索FSS的高效设计方法，具体内容如下1.基于集总电感电容的FSS设计及研制基于单双频FSS的等效电路，利用集总贴片电感、电容构建FSS单元结构，完成了谐振频率为4.37GHz的单频FSS和谐振频率为2.5GHz、5.25GHz的双频FSS设计、加工和测试，两种FSS的单元尺寸分别达到1/14波长和1/12波长，并具备良好的极化和倾斜角度稳定性。
2.基于准集总电感电容的FSS设计及研制为解决贴片电感、电容加载FSS需要焊接、成本高等问题，基于单双频FSS 等效电路，利用叉指电容、弯折线电感构建全平面的FSS谐振单元，完成了谐振频率为2.6GHz和5GHz的双频FSS设计、加工和测试，测试结果与仿真结果较为一致。
3.基于等效电路的FSS吸波体设计研究研究了FSS吸波体的工作原理和等效电路，利用集总贴片电阻，开展了8-20GHz波段吸波体设计研究，获得了比较好的带宽和吸波性能，其单元厚度为1/12波长，8-20GHz波段反射系数小于-10dB。
关键词：频率选择表面、等效电路、电感、电容、吸波体IAbstract 硕士学位论文II AbstractThe traditional design methods of Frequency Selective Surface (FSS) depend more on the designers’ experience and their multiple attempts of full wave simulation. According to the equivalent circuit of FSS, this article will explore an effective design method of FSS, combining lumped inductors, lumped capacitors, interdigital capacitors, meander line inductors and other construction cycle units. Specific content is as follows.1. FSS design based on lumped inductance and capacitanceBased on the equivalent circuit of single-frequency and double-frequency FSS, and the use of lumped inductance and capacitance to build FSS unit, this author completes the design, processing and test of the single-frequency FSS with resonant frequency of 4.37 GHz and the double-frequency FSS with resonant frequencies of 2.5 GHz and 5.25 GHz. The cell sizes of these two kinds of FSS respectively are 1/14 wavelength and 1/12 wavelength, with good polarization and tilt angle stability.2. FSS design based on quasi-lumped inductance and capacitanceWhen lumped inductance and capacitance loads FSS, it needs welding and is of high cost. In order to solve this problem, this author bases the design on the equivalent circuit of single-frequency and double-frequency FSS, uses the interdigital capacitor and meander line inductor to build a full-plane FSS resonant unit, and completes the design, processing and test of double-frequency FSS with resonant frequencies of 2.6GHz and 5GHz. The test results are consistent with the simulation results.3. FSS absorber design research based on equivalent circuitThe working principle and equivalent circuit of FSS absorber are studied. The lumped patch resistance is used to do design research on absorber of 8-20GHz waveband, and good bandwidth and absorption property are obtained. The unit size is 1/12 wavelength and the reflection coefficient of 8-20GHz waveband is less than -10db.Key word: frequency selective surface, equivalent circuit, inductance, capacitance, absorber硕士学位论文基于等效电路的频率选择表面分析与设计目录摘要 (I)Abstract (II)目录 (III)1绪论 (1)1.1研究背景及意义 (1)1.2频率选择表面简介 (2)1.2.1频率选择表面概述 (2)1.2.2频率选择表面的主要研究方法 (3)1.3本文研究工作 (5)2基于集总电感电容的FSS设计及研制 (6)2.1 等效电路阐述 (6)2.1.1 单频透射型FSS及等效电路分析 (6)2.1.2单频反射型FSS及等效电路分析 (6)2.2 基于等效电路的集总元件小型化单频FSS仿真设计 (7)2.2.1结构设计 (7)2.2.2 仿真及性能分析 (8)2.2.3 小结 (10)2.3基于等效电路的集总电感电容加载双频FSS设计与制备 (10)2.3.1 基于等效电路的结构设计 (10)2.3.2仿真及性能分析 (12)2.3.3样品加工和测试 (15)2.4本章小结 (16)3基于准集总电感电容的FSS设计及研制 (17)3.1引言 (17)3.2基于弯折线和贴片电容双频FSS设计与仿真 (17)3.2.1 改进结构一 (17)3.2.2仿真及性能分析 (18)3.2.3改进结构二 (20)3.2.4仿真及性能分析 (21)3.3基于等效电路的叉指电容和弯折线电感双频FSS设计与制备 (22)III目录硕士学位论文IV 3.3.1结构设计 (22)3.3.2仿真及性能分析 (23)3.3.3样品加工与测试 (25)3.4 本章小结 (28)4基于等效电路的FSS吸波体设计研究 (29)4.1 吸波材料简介 (29)4.2结构设计 (30)4.3等效电路分析 (30)4.4仿真及性能分析 (31)4.5本章小结 (35)5总结与展望 (36)致谢 (37)参考文献 (38)附录 (42)硕士学位论文 基于等效电路的频率选择表面分析与设计 11绪论1.1研究背景及意义频率选择表面(Frequency Selective Surface ,简称FSS )[1]是一种由贴片金属单元[2]或金属开槽单元构成的起空间滤波作用的二维周期性阵列结构。
一种电磁防护有源频率选择表面及其控制方法
一种电磁防护有源频率选择表面及其控制方法电磁防护是指利用技术手段阻隔、屏蔽或减弱电磁干扰的方法，以保护电子设备的正常运行。
有源频率选择表面（Active Frequency Selective Surface, AFSS）是一种新型的电磁防护材料，具有选择性传输或反射电磁辐射的能力。
本文将介绍有源频率选择表面及其控制方法。
一、有源频率选择表面的原理和结构有源频率选择表面是由一系列互相分离、反思和互连的导体贴片构成，这些导体贴片可以通过电子元器件实现频率响应的调节和控制。
当电磁波面射到有源频率选择表面上时，根据有源频率选择表面的结构和电子元器件的控制，部分电磁波可以穿过有源频率选择表面，而另一部分则被反射、散射或吸收。
通过调节有源频率选择表面的结构和电子元器件的参数，可以实现对电磁波的选择性传输。
有源频率选择表面的结构一般由有源单元、调节电路、控制电路和外界信号源组成。
其中，有源单元是由一系列可调导体贴片组成，可以通过改变导体贴片的状态来调节电磁波的传输。
调节电路负责传递外界信号，控制电路则负责调节电磁波的选择性传输。
二、有源频率选择表面的控制方法有源频率选择表面的控制方法主要有以下几种：1. 控制电压调节法：利用外界电压来改变有源频率选择表面中的导体贴片的状态，从而实现电磁波的选择性传输。
通过控制电压，可以调节导体贴片之间的距离、形状和连接方式，从而改变电磁波的传输特性。
2. 控制频率调节法：利用外界频率信号来改变有源频率选择表面的导体贴片的频率响应，从而达到选择性传输的目的。
通过调节导体贴片的尺寸、结构和形状，可以实现对不同频率电磁波的选择性传输。
3. 控制电流调节法：通过调节有源频率选择表面中的电流大小和方向，改变导体贴片的电磁特性，从而实现选择性传输。
通过控制电流大小和方向，可以改变导体贴片的电阻、电感和电容等参数，从而实现对电磁波的选择性传输。
4. 自适应控制法：利用反馈控制技术，根据传感器或接收器的反馈信号，自动调节有源频率选择表面的结构和参数，实现对电磁波的自适应和选择性传输。
低频带通与带阻自由切换的频率选择表面
第26卷第1期 2018年1月光学精密工程Optics and Precision EngineeringV o旍26 No. 1Jan. 2018文章编号1004椆 24X(2018)01-014 灢08低频带通与带阻自由切换的频率选择表面徐阳12,高劲松12灣，徐念喜S单冬至S宋乃涛1(1.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所中国科学院光学系统先进制造技术重点实验室，吉林长春130033;2.中国科学院大学，北京100039)摘要：为了在不同时域下获得兼具带通与带阻空间滤波功能的低频频率选择表面（FSS)，提出了一种带通与带阻型FSS 可自由切换的设计方法，即在基于卷曲技术设计的小型化F S S表面上贴装电控P I N二极管，并利用“场-路”协同仿真的 方法进行建模与计算。
其中，卷曲图案既是滤波结构，也是馈电导线。
当P I N二极管导通时，卷曲图案缝隙处产生的电 容G与金属贴片电感L,构成并联L C回路，F S S表现为带通滤波功能；反之，焊盘处缝隙及反偏H N二极管产生的电 容G与金属贴片电感L2串联，F S S切换为带阻滤波功能。
采用印刷线路板及表面贴装工艺制作出了 400旐旐暳 400旐旐试验样件并采用自由空间法进行测试，仿真与测试结果表明：在2. 45 G H z处，当P I N二极管导通时，F S S表现 为强透射性能，反之则表现出强反射效果。
这种基于电控P I N二极管开关所实现的带通与带阻型F S S自由切换方法在 通信、电磁屏蔽及雷达隐身等领域具有广阔的应用前景。
关键词：频率选择表面椈场-路”协同仿真；P IN二极管；电桥网络中图分类号：TN957;TN761 文献标识码：A doi：10. 3788/OPE. 20182601. 0142A f r e q u e n c y-s e l e c t i v e s u r f a c e s t r u c t u r e a r b i t r a r i l y s w i t c h e db旚w e e n b a n d_p a s s a n d b a n d_s t o p r e s p o n s e s a t l o w f r e q u e n c y X U Y a n g1,2，G A O J in-s o n g1’2*，X U N ia n-x i1，S H A N D o n g-z h i1，S O N G N a i-t a o1(1. K e y L a b o ra to ry〇/ O多ticaZ S y ste m Ad*oanced M a n w/a c tw r in g T ec/in o乙o g y，C h a n g c h u n I n s t it u t e o f O p t ic s^a n d P h y s ic s，C h ine se A c a d e m y o f Sciences^130033，^h i n a;2. U w i r e r s i t y 〇/ th e C h in e s e_A c a d e m;y 〇/ S c ie n c e s，B e i j i n g 100039，C h in a)* C o rre s p o n d in g a u t h o r，E-m a i l:g a o j^)c io m A b s t r a c t：T o o b ta in a fr e q u e n c y-s e le c tiv e s u rfa c e(F S S)s t r u c t u r e w i t h b a n d-p a s s a n d b a n d-s to p s p a tia l f i l t e r i n g f u n c t io n s a t lo w fr e q u e n c y i n d i f f e r e n t t im e d o m a in s，a d e s ig n m e th o d f o r s w it c h in g b e tw e e n b a n d-p a s s a n d b a n d-s to p re s p o n s e s o f t h e F S S w a s p ro p o s e d.I t w a s c o n s is te d o f m o u n t in g P I N d io d e s o n th e m in ia tu r iz e d F S S’w h ic h w a s d e s ig n e d b a s e d o n a c o n v o lu tio n te c h n iq u e’a n d u t iliz in g E斖1/C ir c u it C o-S im u la tio n f o r c a lc u la tio n s a n d a n a ly s is.I t w a s n o t e w o r t h y t h a t th ec o n v o lu ted p a t te r n w a s n o t o n ly th ef i l t e r i ng s t r u c t u r e’b u t a ls o s e r v e s as th e fe e d e r.W h e n P I Nd io de s w e r e in th e O N-s t a t e，th e p a r a lle l L C c ir c u it c o n s t i t u t e d b y th e in d u c ta n c e L i of th e m e t a llic收稿日期椇2016-10-25 ;修订日期椇201-n-24.基金项目：国家自然科学基金资助项目（No. 61401424，No. 11604329)第棻期徐阳，等：低频带通与带阻自由切换的频率选择表面143p a tc h e s a n d th e c a p a c ita n c e C i o f th e p a t t e r n s lo ts r e p r e s e n ts th e b a n d-p a s s p e r fo r m a n c e o C o n v e r s e ly,th e t o t a l c a p a c ita n c e C棽o f th e r e v e rs e d P I N d io d e s a n d th e g a p b e tw e e n th e p w i t h th e in d u c ta n c e1^2o f t h e m e t a l l i c p a tc h e s in d ic a te th e o c c u rr e n c e o f b a n d-s to p p e r fo r m a n c e f o r th eF S S w h e n th e P I N d io d e s a re in th e O F F-s ta te.U s in g a p r in t e d c ir c u it b o a rd a n d s u rfa c e m o u n t in gt e c h n o lo g y,a p r o t o t y p e o f 400 m m X400 m m w a s f a b r ic a te d a n d m e a s u re d b y th e fr e e s p a c e m e t h o d.T h e s im u la tio n a n d te s t r e s u lt s in d ic a te t h a t,f o r a fr e q u e n c y o f 2. 45 G H z,th e F S S e x h ib it s s tr o n gt r a n s m is s io n w h e n th e P I N d io d e s a re in th e O N-s t a t e,w h e re a s a s t r o n g r e f le c t io n is o b ta in e d w h e nth e P I N d io d e s a re in th e O F F-s ta te.W"ith t h is m e t h o d,a r b it r a r y s w it c h in g o f th e F S S b e tw e e n b a n dp a s s a n d b a n d-s to p re s p o n s e s is r e a liz e d,b a s e d o n e le c t r ic a lly c o n t r o lle d P I N d io d e s,w h ic h h a s ab ro a d ra n g e o f p ro s p ec tiv e a p p lic a tio n s in th e f ie ld s o f te le c o m m u n ic a tio n,e le c tr o m a g n e tic s h ie ld in g,a n d r a d a r s t e a lt h.K e y w o r d s:fr e q u e n c y s e le c tiv e s u r f a c e;E斖I/C i r c u i t C o-S im u la t io n；P I N d io d e;b r id g e n e t w o r kl引言频率选择表面（F r e q u e n y S e le c t iv e S u r f a c e s, F S S)是由金属屏上周期性的开孔单元（孔径型或带通型）或介质基底上周期性的金属贴片单元（贴 片型或带阻型）构成的一种二维周期阵列结构。
双阻带红外频率选择表面的设计
一种频率选择表面结构及其制作方法[发明专利]
![一种频率选择表面结构及其制作方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/b36f602bda38376baf1faef2.png)
专利名称：一种频率选择表面结构及其制作方法专利类型：发明专利
发明人：黄晓国,张锦旗
申请号：CN201710343674.5
申请日：20170516
公开号：CN107181028A
公开日：
20170919
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种频率选择表面结构及其制作方法。
该频率选择表面结构包括一块介质板，介质板的正反两面分别设有上导电层和下导电层，上导电层和下导电层均设置有周期排布的周期单元，上导电层和下导电层的周期单元的形状和尺寸相同，通过在对应的导电层上刻蚀掉金属环形成，环内包围的金属块与其四周的导电层之间通过多个变容二极管连接，各层金属块通过导电过孔与对侧的导电层连接。
本发明通过加载变容二极管于频率选择表面结构中，实现具有双极化电调性能的频率选择表面结构，通过上下层错位设计，利用频率选择表面自身的金属结构实现对偏置信号的传输，消除了偏置网路对传输特性的影响。
申请人：中国电子科技集团公司第三十六研究所
地址：314033 浙江省嘉兴市洪兴路387号
国籍：CN
代理机构：北京市隆安律师事务所
更多信息请下载全文后查看。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
带阻频率选择表面的设计详细教程
1 引言
频率选择表面（FSS）是二维周期阵列结构，它由周期性排列的金属贴片单元或在金属屏上周期性排列的孔径单元构成。
这种表面可以在单元谐振频率附近呈现全反射（贴片型）或全传输特性（孔径型），分别称为带阻或带通FSS。
实际的带阻段是由一层或多层被介质层分开的FSS贴片层组成。
为了FSS的频率响应相对于入射角和极化的稳定性，金属贴片层通常镶嵌在多层介质层里。
另外，两层或多层FSS贴片层背靠背叠加在一起可以产生很好的通带特性（平坦的通带，陡降的边带）。
2 带阻频率选择表面的设计
通常的带阻滤波器是由两层FSS金属层和中间的介质层组成。
中间的介质片决定了传输曲线通带的平坦性，FSS金属层决定了传输曲线的带宽和谐振频率。
介质片的厚度和介电常数非常重要。
介质片的厚度典型的被取在0.5，是阻带中心的波长。
两个FSS层之间的介质层提高了带阻滤波器相对于入射角的稳定性。
尽管从稳定性的角度看，介电系数的值越高越好，但是高的值也引入了高的传输损耗。
这样，根据设计需要，必须对介电系数的取值做综合的考虑。