基于FSS热扰动的光纤识别技术研究

为解决通信光缆快速识别的问题,对光纤因受热致传感图像变化进行研究,提出一种基于光纤散斑图传感器(fiber specklegram sensor,FSS)热扰动的光纤识别技术,FSS具有体积小、成本低、计量性能好、可以配置不同的监测系统等特点,通过热扰动计算及有限元方法,分析并处理光纤散斑图像,能够有效提供温度变化所导致的光纤散斑图像变化数据,提升识别目标纤芯的准确度,以期为相关人员提供参考。

改变Y孔单元排列方式对FSS极化稳定性的影响

以Y孔为基本图形单元,通过改变传统的单元排列方式,设计了一种极化稳定的频率选择表面(FSS)。利用模式匹配法进行了理论分析,得出频率与传输系数曲线。采用镀膜和光刻技术分别制备了Y孔单元传统和改进排列方式的FSS实验样件,在微波暗室中,对不同极化方式的电磁波在30°入射时进行测试,得到的实验曲线与理论仿真曲线基本一致。数值分析和实验结果均表明:当入射波的极化方式改变时,传统排列方式的FSS频率响应特性会发生明显改变,中心频率处的传输损耗增加-1.09 dB;但改进排列方式的FSS仅增大-0.25 dB。改进的FSS结构能在单一频率下产生谐振并具有很好的极化稳定性,为入射波源极化方式未知情况下的应用提供了设计思路。

基于频率选择表面(FSS)技术的微小卫星隐身天线罩设计

天线是卫星的强散射源,降低天线的RCS是卫星隐身设计的重要研究课题之一,本文提出了一种基于频率选择表面技术的微小卫星天线罩设计方案,可有效降低卫星天线的RCS。首先针对隐身天线罩设计要求,设计天线罩壁,包括各层介质的介电常数、厚度等。然后设计附着在罩壁上的FSS屏。进一步制作天线罩实物,通过在微波暗室进行天线罩扫频测试,实际测量该天线罩的频率响应特性,并测试星上天线方向图。结果表明,本文提出的天线罩设计可满足微小卫星天线在给定频段的阻带特性,并保持在给定正常工作频段的通带特性,说明该微小卫星隐身天线罩设计是有效的。

即贴型单层带通FSS的传输特性

以狭缝阵列为例,利用模匹配法并结合实验对即贴型频率选择表面(FSS)与介质板的复合结构进行了研究,分析了不同厚度的聚酰亚胺基底膜和粘合胶层对谐振频率的影响以及不同复合方式下的频率响应。结果表明,即贴型FSS结构中,基底膜与粘合胶层等细节的影响不可忽略,影响程度与复合方式和介质厚度均密切相关。复合结构中应当含有粘合胶层,避免空气间隙的影响。仅当基底膜和粘合胶层的介电常数小于介质板或与之相近,且介质板厚度为基底膜和粘合胶层厚度的10倍以上时,采用合适的复合方式,才能使基底膜和粘合胶层对复合结构传输特性的影响降至最低。一系列厚度的介质单侧加载时的FSS结构频率响应测试结果与计算结果的对比表明,粘合工艺的缺陷会导致即贴型FSS结构的传输性能发生变化,FSS的设计应当全面考虑上述因素的影响。

双层方环可电控FSS吸波屏设计和实验研究

提出了基于双层方环FSS结构的可电控吸波屏,通过加载PIN二极管在X波段实现了对FSS吸波屏吸波性能的电流控制。加工制作了可电控吸波屏的实验样品板并进行了实验测试,分别测量了垂直入射与斜入射情况下、电场极化同PIN管极性所趋方向相同时吸波屏的反射率频响曲线,曲线中保证有效吸收的频带区域的动态迁移范围覆盖了整个X波段。实验结果表明:该吸波屏能够有效吸收入射电磁波,其吸波性能经电流的控制可满足不同的带宽要求,且带宽的可电控特性在垂直入射与斜入射时均达到了预期的目标,体现了双层方环型FSS吸波屏对多角度入射波的适应性。

单层带通FSS结构中空气间隙的影响

以狭缝阵列为例,利用模匹配法计算分析,并结合实验,针对即贴型频率选择表面(FSS)与介质板复合结构中的空气间隙进行研究。结果表明,空气间隙对FSS结构的传输特性影响与介质厚度和空气间隙大小密切相关。含空气间隙时谐振频率比无空气间隙时向高处漂移。空气间隙的厚度达到一定值后,传输特性随空气间隙厚度周期性变化。在同一周期中,传输特性的变化幅度取决于介质厚度。基于研究结果提出了隐身屏蔽罩概念,为大入射角下低损耗FSS天线罩的应用提供了新思路。

一维FSS电磁散射宽带特性的快速计算

基于渐近波形估计 (AWE)技术和矩量法 (MOM ) ,快速分析了一维频率选择表面 (FSS)的宽带电磁散射特性。首先采用MOM法将平面波照射下FSS的电场积分方程 (EFIE)转化为关于感应电流的矩阵方程 ,并由该方程确定频率导数矩阵方程(MEFD) ;再在所考虑的频带内的某一给定频率处求解MEFD ,得到给定频率处的频率导数感应电流 ;最后根据Pade逼近理论由给定频率处的频率导数感应电流确定周期性结构在任意频率入射波照射下的感应电流。根据FSS上的感应电流及谱域Flo quet谐波模计算FSS的电磁散射宽带特性。计算结果表明 ,AWE能有效逼近MOM逐点扫描计算的结果 ,同时在计算速度上可加快十几倍。

十字型振子FSS在机(弹)载雷达天线隐身中的应用研究

在飞行器隐身技术的研究中发现,机(弹)载雷达天线将在飞行器鼻锥方向产生很强的RCS贡献,如何降低雷达天线的RCS而又保证自身雷达正常工作已成为目标隐身技术中的一个关键课题.文中介绍了由十字型振子单元构成的带阻式频率选择表面的选频特性,探讨了该表面在低RCS抛物面天线和低RCS卡塞格伦天线中的工程应用,分析了应用于主、副反射面天线的隐身性能,最后得出两点结论,指出在副反射面天线的工程应用中更容易实现。

对称双层FSS的传输特性分析

应用模匹配方法,研究了关于中心层面对称的双层频率选择表面(FSS)的传输特性。讨论了各介质层厚度改变对频率选择表面频响特性的影响,指出通过修正双层FSS的有关介质参数,可以有效地改善传输带宽的稳定性并缩小传输曲线谐振区的深沟。

基于FSS的双频高增益微带天线

设计并制作了一种基于双屏FSS(Frequency Selective Surface)部分反射表面的双频高增益微带天线。该FSS结构是在介质板上下表面分别刻蚀两条方环形金属带,通过调节金属带的宽度,实现频比(Frequency Ratio,FR)达到2的双频谐振,且在5.12~5.31GHz和10.08~10.84GHz频带内反射相位曲线斜率为正(一般的为负),反射系数模值都在0.86和0.82以上。将FSS以覆层的形式放置于双频微带天线上方,相当于增加了双频天线的辐射口径面积,有效改善天线的辐射性能。仿真和实测结果表明:与原始双频微带天线相比,加载双频FSS覆层后,新天线的增益得到了提高,在5.22GHz和10.43GHz处,天线鼻锥方向增益分别提高了4.8dB和5.1dB。

单层带通FSS的带内传输损耗机理

阐述了平面波在无限平面单层频率选择表面(FSS)中的带内损耗机理并区分出失配损耗和介质损耗,基于模态分析法研究了诸多因素对损耗特性的影响。研究表明,介质有耗时,TE波大入射角下损耗最大;阵列分布或单元缝隙影响带宽的条件下,介质损耗与带宽总是呈相反的趋势;单侧介质加载的带内传输损耗主要是失配损耗还是介质损耗取决于介质厚度和加载方式。介质厚度为λ/4时失配损耗最大,λ/2时介质损耗最大;而且相同厚度下介质覆盖比衬底时的失配损耗小。对称加载时则主要为介质损耗,且损耗低于单侧加载。

一种X波段小型化可调谐FSS设计

频率选择表面(frequency selective surface,FSS)的研究中,小型化设计一直是研究的热点内容之一,小型化单元结构可以很好地增加FSS的稳定性.文章利用液晶材料给出一种基于三层互耦结构的可调谐FSS单元的设计,为了将每个单元的金属结构连接起来,添加了集总元件来馈电.结果表明,该结构单元尺寸相当于工作波长的1/16,连续可调谐范围可达11.3%.本文所设计结构具有小型化和可调谐的特性,为FSS的设计提供了新的设计思路,具有一定的理论指导意义和实用价值.

FSS电磁散射方向特性的快速计算

基于渐近波形估计(AWE)技术和矩量法(MOM)快速获取了一维频率选择表面(FSS)的电磁散射方向特性.首先采用MOM法将FSS的电场积分方程(EFIE)转化为矩阵方程,并确定角度导数矩阵方程(MEFD);再在某一给定角度处求解MEFD,得到给定角度处的各阶角度导数感应电流;最后根据Pade逼近理论由给定角度处的角度导数感应电流确定FSS在任意角度入射波照射下的感应电流.根据感应电流及谱域Floquet谐波模计算FSS的电磁散射方向特性.计算结果表明,AWE完全能逼近MOM逐点扫描计算的结果,同时在计算速度上可加快二十多倍.

基于FSS的自动化立体仓库系统建模及三维虚拟仿真

针对现代生产物流系统具有离散性、随机性的特点,以及系统仿真模型场景复杂的问题,利用系统仿真模型参数的处理及实时交互控制的实现手段,以及虚拟现实支撑软件FSS的二次开发系统实现了参数化的自动化立体仓库系统建模和人机交互控制的仿真过程。

FSS对TE极化波传输特性的实验研究

通过实验测试,从单元的尺寸、形状、介质加载以及各参数对入射角的敏感性等方面,初步探讨了频率选择表面(FrequencySelectiveSurfaces,简称FSS)对TE波的传输特性.结果表明,FSS的谐振频率主要由单元的尺寸和形状确定;介质加载使得FSS平板的谐振频率降低;加载不同厚度的介质对FSS的透波率和谐振频率影响不同;对称加载介质能提高FSS的传输特性对入射角的稳定性.

一种改进型的Y环双频带通FSS

针对传统的Y环分形双频FSS容易出现栅瓣的缺点,设计了一种改进型的Y环双频带通FSS。仿真分析了该FSS对不同入射角度以及不同极化方式入射波的频率响应特性;考虑到该结构具有若干几何参数,仿真并分析了各几何参数对FSS频率响应特性的影响。仿真结果表明该结构可实现Ku波段Ka波段双频工作,可有效消除栅瓣,并且具有较好的稳定性。在航空航天领域以及多频段卫星通讯领域有很大的工程实用价值。

基于双层FSS的X波段高增益微带天线

设计了基于双层频率选择表面FSS(Frequency Selective Surfaces)的高增益微带天线。基于双调谐峰原理,设计了具有良好频率选择特性的双层FSS,将其作为微带天线的覆层,制备了一种X波段高增益新型微带天线。利用射线理论,分析了新型天线的工作机理,并通过实测对仿真结果进行了验证。实验结果表明:相比于传统微带天线,加载覆层后的新型天线带宽没有变化,而其方向性得到了明显改善,鼻锥方向增益提高了6.6dB。

平面FSS阵列的一维截断效应

基于互导纳法进行有限频率选择表面(FSS)计算分析,研究狭缝阵列一维截断时磁流分布、散射方向图及传输特性的变化,考察了单元列数、入射角等因素的影响。与无限平面阵列相比,截断导致边缘单元磁流分布起伏,部分频率产生表面波,散射方向图波束展宽且副瓣电平升高,功率透射系数发生变化,仅谐振频率和传输带宽与无限平面阵列基本相同。

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。

带有多层介质衬底FSS的损耗和带宽特性分析

本文简要介绍应用模匹配方法分析带有多层介质衬底的FSS频率响应技术，在此基础上研究带有多层介质衬底的平面Y形缝隙周期阵列对平面波的频率传输特性。重点讨论介质层厚度变化对FSS传输损耗及带宽的影响。