張清 劉曉春 李天宇

摘 要：本文運用模式匹配技術(shù)，組合出一個新的十字形復(fù)合單元頻率選擇表面。該頻率選擇表面是由兩個尺寸不同的十字形單元構(gòu)成。本文對其進行了一系列的理論分析，并通過運算得到其電場基函數(shù)，進而算出透射系數(shù)。希望可以為相關(guān)從業(yè)人員提出一些參考和建議，從而提高我國在FSS方面的研究水平。

關(guān)鍵詞：雙頻段；十字形復(fù)合單元；頻率選擇表面

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.06.219

頻率選擇表面（Frequency Selective Surfaces，簡稱FSS）從本質(zhì)上是一種二維周期陣列結(jié)構(gòu)。而這種結(jié)構(gòu)是由金屬屏上周期性的開孔單元或者周期性排列的金屬貼片單元構(gòu)成。FSS通過以頻率函數(shù)的形式表現(xiàn)其傳輸特性以及反射特性。本文將兩個尺寸大小不一的十字形單元組合成一個十字形復(fù)合孔徑單元FSS，由于兩個單元的尺寸不同，將使FSS的中心頻率有所不同，從而呈現(xiàn)兩個頻段的透射特性。

1 通過運算求出FSS的投射系數(shù)

首先我們將開孔單元FSS的結(jié)構(gòu)剖面圖展開，如上圖所示，該FSS具有一側(cè)介質(zhì)加載的特征；其次利用Floquet模式將此截面中的介質(zhì)區(qū)域場和空間自由場展開，并利用一組系數(shù)待定的正交模式將周期表面的電場展開；最后利用磁場橫向分量以及電場在周期表面上的連續(xù)性，得到一個積分方程，可以用來計算周期表面的未知電場。我們可以采用矩量法對這種積分方程進行求解。在進行運算之前首先需要選擇合理的電場展開基函數(shù)。這種基函數(shù)要符合該FSS十字形符合孔徑單元的特征?；瘮?shù)展開公式如下所示。

。PX（0，L）PY（0，W），

。PX（0，W）PY（0，L），

q=0，1，2

PX（x0，D）=

Py（y0，D）=

十字形復(fù)合孔徑單元具有兩個十字形孔徑單元，我們將這五個十字形孔徑單元所對應(yīng)的展開基函數(shù)進行矢量疊加，最后得到十字形復(fù)合孔徑單元的電場的展開基函數(shù)。進而我們對這種符合復(fù)合孔徑單元孔徑邊界條件的電場展開基函數(shù)進行一系列運算，從而求出未知電場，進而再求出其透射系數(shù)。

2 十字形復(fù)合開孔單元FSS具有兩個不同的通帶

如表1所示，我們根據(jù)對不同入射角對十字形復(fù)合單元FSS的頻率響應(yīng)特征的分析可以發(fā)現(xiàn)，十字形復(fù)合單元頻率選擇表面具有兩個不同的通帶。通過對大小十字形孔徑單元的大小的改變以及位置的調(diào)節(jié)，可以改變兩個通帶的距離以及帶寬。

3 制備實驗件并進一步探究

以聚酯板和銅模為原材料，利用先進的光刻以及鍍膜技術(shù)，制備出符合條件的十字形復(fù)合開孔單元FSS，并對其進行深一步研究和測試。在微波暗室中利用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀等儀器進行測試分析并得到測試曲線，而測試曲線的特征顯示表明與我們的理論值是大致一樣的。

4 結(jié)語

本文通過理論分析和試驗件的制作與測試，得出了十字形復(fù)合單元頻率選擇表面具有雙頻段的結(jié)論。希望可以為從事FSS結(jié)構(gòu)設(shè)計與加工的研究人員提供一些參考和建議，進而推進FSS在我國各個領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，并以此提高我國航空、航天科技等領(lǐng)域的發(fā)展。

參考文獻：

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