【摘 要】
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频率选择表面（Frequency Select Surface,FSS）是一种具备空间滤波性能的二维周期阵列结构,通过对入射电磁波呈现透射和反射特性,实现带通、带阻的性能。作为一种无源器件,频选体积小易于与其他设备集成,工作频段可由UHF波段（300 MHz-3000 MHz）拓展至R波段（220 GHz-325 GHz）。本文设计了工作于毫米波频段的带通型频选,该频段具有较宽的带宽,易于小型化且
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频率选择表面（Frequency Select Surface,FSS）是一种具备空间滤波性能的二维周期阵列结构,通过对入射电磁波呈现透射和反射特性,实现带通、带阻的性能。作为一种无源器件,频选体积小易于与其他设备集成,工作频段可由UHF波段（300 MHz-3000 MHz）拓展至R波段（220 GHz-325 GHz）。本文设计了工作于毫米波频段的带通型频选,该频段具有较宽的带宽,易于小型化且受环境影响小的优点,在国防科工、民用通信技术方面大有可为。首先,研究了频选的滤波机理和分析方法。通常带通特性由缝隙型单元实现,带阻特性由贴片型单元实现。频选的分析方法包括矢量法和标量法。其中矢量法以有限元法为代表,通过全波仿真计算频选的滤波性能;标量法以等效电路法为代表,从路的角度计算频选的传输特性。其次,以等效电路模型为基础,结合全波仿真方法设计了折叠形和“土”字形两款单频频选,“H”形和“箭头”形两款双频频选。通过小型化方法和设计轴对称结构改善频选的角度稳定性和极化稳定性。从串、并联谐振电路的角度出发,设计了能够实现稳定谐振的单频、双频等效电路,并在电路模型的指导下设计了四种频选单元,利用全波仿真软件HFSS计算其电磁特性。将等效电路与全波仿真结果进行对比发现二者吻合良好,进一步说明综合运用等效电路、全波仿真方法分析频选的有效性。最后,实现了频选天线罩的一体化建模,进一步分析系统的传输与辐射特性。利用应用程序接口（Application Programming Interface,API）调用HFSS与MATLAB联合运行,能够准确,快速地建立平面、曲面频选天线罩模型,解决了传统建模方法速度慢,效率低的问题。将工作于毫米波的四单元微带贴片天线作为馈源,与频选天线罩组合实现一体化建模。运用全波仿真方法分析了系统的S参数和辐射特性,证实了所设计的频选天线罩具备良好的带内通过性。
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