频率选择表面的研究现状和意义

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频率选择表面(FSS)，是由大量无源谐振单元组成的单屏或多屏周期性阵列结构。FSS的频率特性由谐振单元的组阵方式和结构形式两者决定，其谐振单元的组阵方式主要有斜栅格和矩形栅格两种。谐振单元的结构形式包括尺寸、形状、介质层的层数、厚度和介电常数等等。在现代电子技术的不断飞速发展情况下降低电磁波污染和减少电子环境恶化,FSS可以控制电磁波反射、传输，所以FSS已经成为国内外学者们的一个研究热点。61126

从微波和光学领域广泛的应用层面来说, “隐身”技术已然成为军事、科技领域一项非常重要的技术，它的主要应用原理是利用减小雷达散射截面RCS数值来降低飞机、导弹上的光、声学特性和雷达特性。而在欧美各国，降低RSC值一般采用的天线频率为缝隙型单元阵列的谐振频率。对于飞机、导弹的隐身设计，一般的吸波材料很难实现隐身的要求，那么鉴于FSS的的材料特性，频率选择表面则是一种很好地选择，在实际工程中也得到试验成功。这里以美国为首的欧美国家，隐身技术的使用已经广泛地渗透到军事中，例如美国的LPD．17圣安东尼奥级两栖船坞运输舰、瑞典的维斯比级护卫舰己经开始服役，效果非常好，频率选择表面的已然成为将来的军事领域中“隐身技术”的重中之重。

但是到目前为止，国内的频率选择表面的研究只针对于几种特殊结构，对一般的频率选择表面的透射与反射特性研究并不多。同时国内对于FSS的分析方法只能使用几种特定的简单的结构计算，还是缺乏对于一般结构FSS的真实有效的仿真分析方法论文网，缺少统一的一套理论分析体系，不够完善。国内的FSS的实际应用方面，与欧美国家也有一定的差距，我国的海军舰队至今还没有开展过频率选择表面的有关实验。

频率选择表面的分析方法主要有以下两大类:(1)近似法,例如等效电路法和变分法。(2)全波技术，例如模分析法、时域有限差分法(FDTD)、谱域法(SDM)等。近些年来，研究人员正在尝试用新的算法对频率选择表面进行设计与仿真，并且发表了一些用遗传算法（GA，Genetic algorithm）、神经网络法等方法的文献。在众多分析方法中，使用最多而且研究最多的就是遗传算法。遗传算法具有高效、稳健、无需求导等特点,得到了电磁学问题的广泛应用。多数情况下，遗传算法采用两步法设计频率选择表面,首先优化单元形状,然后用介质电参数、频率选择表面的层数作为设计变量,最后用遗传算法改变频率选择表面的性能。

频率选择表面在近些年的的应用也越来越广泛，结构要求也更高，多层级联的结构也能够更还好的适应指标要求和当前的工程应用。FSS结构的截断使单元间的影响变得较为复杂,所以双周期截断的加载介质层也成为了一个研究较少的方向。

众多学者在频率选择表面的研究方面，大多数较为注重实验的方向，而忽视计算机数值模拟。传统研究工作中，实验的验证的步骤较多，成本高，周期长，而且容易受到外界的电磁干扰和因素影响，导致了研究工作的可重复性比较差。但是在FSS的研究中，运用有限元软件能够较好的解决上述部分问题，周期短，节约成本，因此有限元软件也成为了当今频率选择表面的研究领域的首选。