频率选择表面(FSS)是一种具有电磁滤波特性的二维或三维周期阵列结构。在军事领域,FSS被广泛应用于雷达天线罩的研制,以提高各种武器装备的隐身性能。传统FSS的设计主要基于人工经验,设计周期较长,且难以获得具有最优透波特性的FSS结构。随着各种随机优化算法的应用,FSS结构最优化问题得到有效解决,但优化效率低、设计周期长的问题依然存在。此外,对于由FSS构成的频选天线罩,由于反射波的存在,其只能实现单站雷达隐身,对多站雷达系统无效。本文围绕上述问题,首先从FSS优化方法入手,研究了适用于FSS结构快速最优化设计的随机优化算法。随后,针对多站雷达隐身问题,研究了具有“带内透射,带外吸收”特性的频率选择雷达吸波体(FSR)的设计方法。主要研究内容如下:(1)针对随机优化算法在FSS结构设计中存在的易早熟、收敛速度慢等问题,提出优秀粒子初始化、学习因子动态调整、搜索空间重置,以及粒子密度控制四种策略用于改进粒子群算法。通过将该算法应用于方环FSS结构的优化设计,证明了改进算法的高效性,与现有文献相比,在保证优化精度的前提下,迭代次数减少近40%。(2)围绕多站雷达隐身问题,设计了三种典型FSR结构。利用等效电路模型分析了基于并联LC谐振器加载技术的FSR带内插入损耗(IL)缩减方法。基于此方法,首先从改善FSR栅瓣问题以及带外吸收性能的角度,采用金属螺旋微带及容性金属贴片加载的高选择性带通FSS设计出低频高透波、高频宽吸收FSR结构,其带内IL仅为0.3 dB,吸收带分数带宽为84%。随后,基于单元曲折技术设计了低频宽吸收、高频宽传输FSR结构,其传输带的分数带宽为19.6%,吸收带分数带宽达到107.9%。通过将金属微带曲折化以延长其谐振路径,一方面完成了超大电感、极小电容并联LC谐振器的设计,实现了FSR电阻层的宽带传输响应。同时有效降低了FSR单元周期,改善了栅瓣问题和角度稳定性。最后,从简化FSR结构的角度,采用类似于交指结构的并联LC谐振器设计出中心高透波、双侧宽吸收FSR结构,其带内IL仅为0.19 dB,反射系数小于-10 dB的频带的分数带宽达到119.5%。为验证上述三种FSR的优良性能,研制了FSR样件并进行了测试,测试结果与仿真结果基本一致,证明了所设计FSR的有效性。本文提出的改进粒子群算法可用于方环FSS结构的快速最优化设计。所设计的三种典型FSR结构均实现了低带内IL,宽带吸收以及较好的稳定性。上述研究成果对于FSS结构以及FSR结构的优化设计具有一定的指导意义。