频率选择表面在国内外的研究现状

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自上世纪六十年代起，随着电子计算机在计算电磁学中的应用，以及印刷电路板技术的日趋成熟，带来了FSS的研究热潮。美国和英国分别成立了关于FSS的研究组，专门从事理论建模、分析设计方法、工艺加工装配和测试方法的研究工作。如美国俄亥俄州立大学的B.A.Munk和R.J.Luebbs教授领导的研究组，以模匹配法为基础，长期致力于FSS基础理论及应用的研究。并在1974年就建立了第一个锥形金属雷达罩的实验室模型,其新设计的雷达天线罩是在金属表面刻出了一些周期性分布的谐振槽,所以只有90%的天线罩表面为金属"在它的设计频带内(8.8GHz一9.OGHz)传输特性接近于理想性能,并可以在其内部装有能发射任意极化信号的扫描天线。在设计频带以外,其传输响应下降,这可减轻带外干扰的影响,并可使不处于天线设计频率的那些频率上减少飞机在鼻锥方向的雷达散射截面。这一研究成果基本代表了当时国际金属雷达罩研究的最高水平。80年代末,美国依利诺斯大学的R.Mittra教授领导的研究组,在理论建模和数值分析方法等方面取得了很多成果,公开发表的文献近30篇。美国喷气与推进实验室的T.KWu教授领导的研究组长时间致力于多频段卫星天线技术的研究,他们通过对多种单元形状和介质衬底FSS的分析,提出了设计多频段FSS的完整思路。英国肯特大学的E.A.Parke和J.C.Vardaxoglou也是对FSS的研究做出了有益贡献的学者,他们对不同形式的单元从等效电路角度给出了具有工程应用价值的结果,同时对构成FSS的诸参变量对频响特性的影响进行过多方面的讨论,他们的研究受到了英国科学与工程委员会和Marconi防卫系统有限公司的长期资助。64583

进入二十一世纪,分形单元FSS的研究逐渐进入人们的视野,为设计多频段FSS开拓了新思路。除此之外,人们还尝试着设计一些新的FSS形式,如在FSS屏之间采用矩量法分析频率选择表面的电磁散射特性增加波导谐振回路等。全局优化算法——遗传算法在电磁等领域的成功应用,使得多参数FSS的优化设计问题得以解决。论文网

有关FSS的研究,国内起步较晚,但工程应用的需要使其迅速成为一个研究热点,近些年来发展很快。目前,有关FSS的理论与应用己成为工程电磁学的一个方向。但是到目前为止,国内只对几种特殊结构进行了分析计算,而对一般结构FSS的反射与透射特性研究则仍然很缺乏。对频率选择表面的分析方法,或是仅于分析特殊结构的FSS,或是用于对几种简单、指定的结构进行计算,尚缺乏使用成熟的方法对一般结构频率选择表面的有效仿真分析,而且没有有效、统一的理论分析体系。关于FSS的综合领域,迄今为止还很不完善,对于多层FSS的分析也大都局限于两层、外部无介质的水平。这就造成当我们要设计一种性能符合要求的频率选择表面时,只能在几种有一定研究基础的特殊结构中作挑选,采用特定方法分析,然后进行实验测量、对比,才能决定采用哪种方案,实质上是按经验作拼凑性设计。这样的设计工作效率低下,会浪费大量的人力、财力和物力,且往往达不到要求。最近几年,由于我国空间领域的发展,我国也加大了研究投入,采用FSS设计的副反射面天线实现天线的多频复用以及用FSS设计雷达天线罩。