免费论文：多频、多层频率选择表面的谐振机理研究

频率选择表面雷达罩作为抑制武器装备雷达舱可探测信号的主要措施，已经引起越来越多的关注。同时频率选择表面技术也是减小多工作频率电子设备的体积、提高电子设备间抗干扰能力、设计高性能微波元件的重要手段。电子技术的发展和频率选择表面雷达罩对电性能的苛刻要求使得简单的单层频率选择表面不再能满足设计需要，而多层、复杂频率选择表面结构提供了可能的解决方案。保证舱内不同频率电子设备的正常工作和提高设备抗干扰能力的需要则对多频带通频率选择表面提出了需求。基于雷达舱隐身及相关的电子技术对多频、多层频率选择表面需求，本文在分析多频、多层复杂频率选择表面的研究现状和发展趋势基础上，在单层频率选择表面的谐振机理、多频频率选择表面谐振特性的成因和设计方法、多层频率选择表面的电性能规律及解释和预测等方面做出了一些开创性工作。为配合机载雷达罩的大入射角性能要求，本文将研究的重点放在了带通型频率选择表面电性能的入射角稳定性方面。由于模分析法具有简洁的数学过程且与其它全波分析方法无本质上的区别，本文以模分析法作为理论分析的主要工具。通过研究平面无限大单层频率选择表面在平面波照射下的能量传播情况，给出了单层频率选择表面谐振的能量定义，并根据这一定义得到了单层频率选择表面的透射率上限。在考察单层频率选择表面谐振前后表面切向场量变化的基础上，总结了谐振与缝隙切向场和导电层上诱导电流之间的关系，提出了电流反向模式这一概念并建立起它与谐振之间的对应关系。在多频带频率选择表面方面，本文通过模分析法给出了组合单元获得多谐振频率的理论基础，并以此研究了不同类型组合单元多频频率选择表面的电性能随入射角的变化规律。通过本文建立的电流反向模式与谐振之间关系，成功地将组合单元获得多频的原理延拓到复杂多频单元上。作为结论之一，文中重点总结了分形单元的多频特征。鉴于普通组合单元难以在较宽广的频率范围上获得多个高质量的谐振点，本文提出了采用不同周期的组合单元的方法来解决这一问题，并从理论上证明了简单组合单元的频率选择特性规律仍然适用于这类单元。由于具有良好的带内高透射特征和带外快速下降趋势，多层频率选择表面被认为是获取理想频选特性的可能方向之一。通过设计适当的多次反射模型，本文给出了根据单层频率选择表面的电性能快速评估多层频率选择表面频率选择特性的方法，并将其延拓到介质加载以及其它复杂情形，同时对该方法的误差来源做出了评估。应用多次反射模型研究了双层频率选择表面独特的传输特性的成因和谐振机理，最终将双层频率选择表面的传输特性与不同反射次数的主模场之间的相对相位关系联系起来。根据这些结论研究了双层频率选择表面上缝隙切向电场和导电层上诱导电流的分布与谐振之间的关系。在双层频率选择表面和多频频率选择表面的研究成果的基础上，分析了几种复杂的多层频率选择表面结构的电性能特点，并用多层频率选择表面的多次反射近似模型解释了贴片-缝隙混合型多层频率选择表面在多频频率选择表面设计方面的应用。同样基于多层频率选择表面的多次反射近似模型，研究了更多层频率选择表面的传输特性，并总结了多层频率选择表面的电性能随层数的变化规律。为考察多频频率选择表面的电性能的规律在多层多频频率选择表面上的适用性，本文研究了将几种获得多谐振频率的方法扩展到双层频率选择表面上的情形，发现这类多频双层频率选择表面的频率选择特性可以继承对应多频方法在单层频率选择表面上的优点和双层频率选择表面电性能的独特性质，但同时也延续了它们的部分不足。基于双层频率选择表面的电性能研究的结果，考察了通过介质加载将双层频率选择表面的“平顶”传输特性改造为双频频率选择表面的可能性。

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