封闭舱室电磁屏蔽用频率选择表面吸波体设计

为了解决封闭舱室内反射型电磁屏蔽结构引起的电磁场水平易于升高的问题,提出了一种斜入射电磁波相位补偿频率选择表面(FSS)吸波体设计方法,并基于该方法设计了一款超宽带、角度稳定的FSS吸波型电磁屏蔽结构。利用吸波结构中不同介质层对斜入射时高频和低频的电磁波相位分别进行补偿,实现了宽频带内良好的角度稳定性。在此基础上,采用宽度渐变条带,并结合开缝和顶端加载技术设计出了新型十字FSS单元结构,有效拓展了该单层单谐振FSS吸波体的工作带宽。仿真结果表明,该结构90%吸波频带为3.9~25.8 GHz(相对带宽147.5%);在4.7~22.1 GHz(129.9%)频带内,两种极化下满足90%吸波率的角度稳定性达30°;即使斜入射增加到50°时,吸波率仍高于80%。对所设计的吸波体进行加工和测试,实验结果与仿真结果吻合良好,验证了设计的有效性。

抗方阻波动的超宽带轻薄频率选择表面吸波体

满足宽带、极化和入射角度稳定、轻薄和强吸收等高性能要求的电阻膜频率选择表面(FSS)吸波体设计难度大,且易因加工中方阻波动导致吸波性能变化.为此,本文首先分析了方阻波动影响电阻膜FSS吸波体性能的机理,提出抗方阻波动的FSS吸波体设计方法.在此基础上,提出利用不同层FSS阻抗随频率变化互补的扩展带宽方法,结合弯折小型化设计,获得了超宽带、极化和角度稳定的轻薄型抗方阻波动FSS吸波体.该FSS吸波体在TE和TM极化下,90%吸波带宽为1.50—20.50 GHz(相对带宽173%),厚度仅为0.093λ_(L).TE极化波80%吸波的角度稳定性可达45°,而TM极化波90%吸波的角度稳定性可达70°.当每层FSS方阻在12—30Ω/sq范围内波动时,吸波体的90%吸波带宽仍保持在167.0%.实验测试结果与仿真结果基本吻合,证明了所提方法的有效性.

超宽带薄型频率选择表面吸波体设计

设计了一种新型集总电阻加载超宽带薄型频率选择表面(FSS)吸波体。该吸波体使用单层单谐振FSS损耗层结构,具有厚度薄、宽带吸波且极化稳定的特点。FSS损耗层单元结构采用非单元中心对称轴集总电阻加载方法,并结合非均匀金属导带宽度和圆顶枝节加载设计有效拓宽了吸波带宽。该吸波体的等效电路分析及全波仿真结果均表明该结构在6.0~26.77 GHz频段内对电磁波吸波率能够达到90%,相对带宽达到126.8%。该吸波体总厚度为0.086λ_(L)(λ_(L)为吸波频段最低频率对应波长),仅为Rozanov理论极限厚度的1.09倍。对该吸波体进行加工与测试,实测结果与仿真结果一致,验证了设计的有效性。

一种基于圆环交指谐振结构的新型频率选择吸波体设计

针对宽带天线的隐身问题,提出了一种基于圆环交指结构的新型频率选择吸波体(Frequency Selective Rasorber,FSR)的设计方案。所设计的两个FSR的阻抗层相同,由圆环交指谐振结构与耶路撒冷十字金属线组成,并加载电阻。FSR1的无损带通层由金属缝隙方环构成,FSR2的带通层由金属贴片-金属孔径-金属贴片三层结构组成。仿真结果显示,两种FSR均具有双极化性质,并且FSR1角度稳定性可达45°,FSR2为35°。FSR2在垂直电磁波入射条件下,在2.52~10.07 GHz的反射系数低于-10 dB,在5.73~6.93 GHz的透射系数高于-3 dB,其中在6.29 GHz,透波窗口的最小插入损耗为-0.11 dB。FSR2在几乎相同的频带保持反射系数低于-10 dB,但是其透波带被拓展为5.6~7.2 GHz,同时透波带的矩形系数得到很大提升,具有更好的选择性。模型仿真结果与等效电路模型仿真结果基本一致。最终制作了两个FSR的实物模型,实验测试结果与仿真保持基本一致。

频率选择雷达吸波体研究进展

近年来频率选择雷达吸波体(FSR)受到了越来越多的关注,不同于传统的频率选择表面(FSS),FSR能够吸收带外具有威胁性的电磁波,同时无耗透射带内需要的电磁波。因此,采用FSR设计而成的雷达天线罩覆盖在雷达前方并不会影响雷达的正常工作。FSR在军事应用上具有很大的潜力,可以用来减少雷达散射截面(RCS)并提升隐身性能。文章介绍了FSR的国内外研究现状,针对现有FSR类型的部分缺失,提出一类新型的带吸型FSR并给出对应定义,在此基础上研究了一系列具有不同性能面向不同应用的带吸型FSR。

频率选择表面(FSS)在雷达吸波材料中的应用及最新进展

研究了频率选择表面(FSS)在雷达吸渡材料中的应用,阐述了其原理和研究现状。重点介绍了频率特性可调的含主动式 FSS 的吸波结构。从研究的情况来看,经过恰当的材料选取以及结构设计,FSS 可以改进雷达吸波材料的性能。最后展望了 FSS 在雷达吸波材料中的应用前景。

频率选择表面结构吸波体的电磁特性研究

采用时域有限差分法(FDTD)计算了蝶形和方环形FSS单元图形的反射与传输特性以及反射信号与入射信号的相位关系,并对计算结果进行了分析。结果表明电磁波的干涉相消是FSS吸波体吸波的主要原因,并且当反射电磁波满足2 nπ的相位关系时才能达到最佳吸波效果;FSS吸波体的中心频率随介质层厚度的增加而下降;介质层厚度为5 mm时,蝶形结构吸波体的中心频率为6.4 GHz;非垂直入射使FSS的传输特性变差;随入射角度增大,FSS传输特性高频部分向低频移动。

一种超薄宽带频率选择雷达吸波体的仿真设计

为了减小雷达散射截面,增加飞行器隐身功能,提出了一种新型的超宽频率选择雷达吸波体(FSR)结构。FSR具有带内传输、带外吸收电磁波的特点。设计的FSR结构由无损传输层和有损吸波层组成,中间用空气隔开。无损传输层采用十字缝隙与集总电容构成,用于实现高性能带内传输。吸波层设计了工字形与方形的组合结构,在吸收带内产生两上谐振频率,实现超宽带吸波。仿真结果表明,设计的FSR能够在中心频率为2.17GHz上实现高性能传输,其插入损耗仅为0.43dB,吸波带宽从5.8GHz到14.7GHz,其相对带宽达到86.8%。新型FSR能够实现带内通信,并吸收带外电磁波,从而能够有效减小飞行器的雷达散射截面。

双侧吸波频率选择表面窗口吸波体设计

频率选择表面窗口吸波体是一种基于频率选择表面(FSS)的带有窗口透波的吸波体结构,它对电磁波具有频带内透波/频带外吸波的特性,这使得它在雷达隐身、天线罩等领域具有广阔的应用前景。本文从FSS吸波层和FSS透波层分别进行分析设计,提出了一种基于FSS的宽带双侧吸波的FSS窗口吸波体。通过仿真得到,窗口吸波体在5.8 GHz附近透波,且在透波频段两侧2.1~3.0 GHz和7.4~11.9 GHz能实现80%吸波率的宽带吸波效果。

基于等效电路模型的高频透波频率选择吸波体设计

基于等效电路模型分析方法设计了一种高频透波频率选择吸波体,实现了吸波体通带位于其吸波带之上频段的滤波特性.频率选择吸波体的损耗层和带通层分别采用了加载集总电阻的曲折方环单元和十字缝隙单元.仿真结果表明,所设计结构的通带中心频率位于X波段内的9.34 GHz,通带中心频率处的插入损耗小于0.7 dB,-10 dB吸波带为3.0~8.3 GHz.当电磁波斜入射角度小于40°时,所设计结构均保持稳定的传输性能和反射性能.由于频率选择吸波体所采用的周期单元结构的旋转对称性,其传输和吸波性能对入射电磁波的极化方式不敏感.

一种高选择性的可调谐频率选择吸波体的设计

本文提出了一种可调谐频率选择吸波体的设计思路,其主要目的是实现良好的透波特性,进一步提高天线的隐身能力。该频率选择吸波体的结构是由可调谐吸波层与多层级联带通频率选择表面组成。吸波层单元结构采用可以实现可调谐吸波带和透波带的双方环结构,用来吸收带外电磁波。在多层级联的基础上,增加吸波层提升TFSS的滚降效应。仿真结果表明,该TFSR带外吸波率可达.98.15%。上升沿的选择特性相对带宽T_(1)=3.32%,下降沿的选择特性相对带宽T_(2)=3.27%,验证了本方法的有效性。

小型化偏振不敏感宽带雷达吸波体结构研究

针对传统频率选择雷达吸波体存在的尺寸和偏振敏感性问题,提出了一种偏振不敏感宽带吸波体结构。该结构的顶部为周期性排列的褶曲状交叉偶极拓扑,并在拓扑上采用了对称地集总电阻以实现宽带吸收。该结构的底部通过方形槽拓扑来实现带内传输。对整个结构的表面电流分布、等效电路模型和多种参数变化的影响进行分析。研究结果表明,无论是正入射情况还是斜入射情况,该结构原型的测量结果与模拟结果均吻合较好,在2.18 GHz~9.80 GHz范围内有较宽的吸收带(反射系数低于-10 dB),传输带出现在6 GHz处,插入损耗为0.56 dB。不同于现有的雷达吸波体结构,所提结构可以实现带内传输响应,且具有紧凑拓扑结构、偏振不敏感性和角度稳定性。

有源雷达吸波体加载调控特性研究

从传输线等效电路理论出发,设计了一种基于有源频率选择表面（active frequency selective surface,AFSS）雷达吸波结构,最上一层是表面层,为AFSS衬底;中间层是AFSS层,由频率选择表面（frequency selective surface,FSS）和多个PIN二极管组成;第三层为泡沫材料组成的介质层。由反射率测量结果表明,改变加载到PIN二极管两端的直流电压可以控制其反射特性,实现吸波效果灵活可调。另外,利用正弦波作为加载信号也可实现动态地调控;当正弦波频率分别为100 k Hz、1 MHz和5 MHz时,反射率在3.2-5.6 GHz频段内可获得优于-10 d B的吸波效果。

嵌入频率选择表面的Salisbury吸波屏设计

在分析传统Salisbury吸波屏的工作原理的基础上，阐述了通过嵌入带损频率选择表面（lossy FSS）来提高吸波性能的可行性，并基于该方案设计了一款能够在3.5～18.5 GHz频率范围内（相对带宽为136%）有效吸波的超宽带吸波结构，这种带损频率选择表面被嵌入在高阻表面（377？/□）和反射面之间。分析了该结构中的附加电阻大小、FSS单元结构和几何尺寸等不同参数对吸波性能的影响，并通过理论分析、计算仿真和实物测量，证实了在厚度相同的情况下，通过加载带损FSS可以使传统Salisbury吸波屏提高约62%的相对带宽，对雷达吸波材料的研发具有一定的指导意义。

一种具有双吸收带的频率选择特性吸波器

提出了一种三维的具有双吸收带的频率选择传输(AFST)结构,该结构由嵌有片式电阻器的金属条和平行板波导结构嵌套组成,可以实现吸收-传输-吸收的特性,即在通带两侧各有一个吸收带,且具有每个吸收带包含2个反射零点宽带性能。推导了该结构的等效电路模型研究设计理念,并通过仿真得到了在斜入射情况下性能仍然可以保持稳定的结果,验证了所提出等效电路模型的有效性和所设计的AFST结构的频率选择特性。

具有吸波特性的毫米波频率选择表面设计

研究了一个工作在毫米波的双侧吸波的二维频选吸波体(Frequency Selective Rasorber,FSR)。其顶层的双环形金属贴片加载集总电阻,用于产生两个吸收带,底层是频率选择表面层,用于透射电磁波,形成通带。经过仿真得到,吸收波体在39.8 GHz附近透波,其最低插入损耗仅为0.27 dB,且在透波频率两侧的29~31.6 GHz和46.7~51 GHz频段上产生了两条吸收带,吸收带内可以实现吸收率大于80%的吸波性能,且具有良好的角度稳定性。

一种π型结构雷达吸波体的设计及仿真

为减小双基站雷达散射截面,增加天线系统的隐身功能,提出一种新型的π型结构频率选择雷达吸波体(FSR)结构。FSR结构由位于顶层的电阻层和位于底层的频率选择表面(FSS)层组成中间由蜂窝泡沫隔开。通过仿真软件优化结构参数,给出了不同角度下FSR散射曲线。仿真结果表明,该FSR能够在中心频率为11.7 GHz上实现传输,其插入损耗为0.68 dB。通过在电阻层中引入π型结构在吸收带中产生两个共振频率,实现超宽带吸波带,吸波带宽为2.6~8.74 GHz,其相对带宽达到108%。该FSR通过吸收带外电磁波,能够有效减小双基站雷达散射截面。

吸波材料与频率选择表面复合的实验研究

介绍了植入阻抗分级的碳纤维 (CF)合成物中频率选择表面 (FSS)作为微波吸收的实验结果。制作了不同的FSS图形植入碳纤维 (CF)合成物中 ,通过实验反映出了FSS的效果。实验中可以看出FSS图形和FSS在合成物中的位置决定了它的反射特性。通过对比发现 ,实验结果与GMA的理论预言一致。

吸波频率选择结构研究进展及其在天线中的应用

雷达作为通讯系统中不可或缺的收发器件,在外来电磁波照射下,会成为具有极大雷达散射截面(RCS)的强散射源,严重恶化通讯平台的隐身性能。吸波频率选择结构(AFSS)作为一种吸-透/吸-阻一体式周期性人工电磁结构,能够正常传输/反射工作频带内电磁波,高效吸收带外无关电磁波,有效缩减双站/多站RCS,在电磁防护和电磁隐身方面具有巨大的应用前景。该文梳理了三种类型AFSS(带通、带吸、带阻)的国内外研究现状及作者团队在该领域的主要研究成果,归纳和总结了这三类AFSS的设计方法。在此基础上,讨论了AFSS在天线中的应用,展望了AFSS的发展趋势,旨在为电磁防护和电磁隐身的相关设计提供思路和指导。

宽带频率选择吸波器设计

本文提出了一种宽带的频率选择吸波器。此频率选择吸波器采用双层结构,上层为电阻加载的金属十字框架结构,下层为环形槽金属,两者相结合就得到了一种简单的双层频率选择吸波器。仿真结果表明,10dB吸收带宽为3.16GHZ,在4.41GHz时可获得0.57dB的插入损耗,带内信号传输良好,在2.26GHz和7.7GHz得到两个吸收峰,吸收率分别达到83.3%和92.4%。此频率选择吸波器能够吸收带外的反射波,同时可以良好的透射带内电磁波,因此可以用来减少雷达散射截面(RCS)增强隐身功能。