摘要：本文提出了一种基于人工表面等离激元的频率选择结构的设计方法:将设计的频率选择表面和金属鱼骨结构阵列相结合得到一种新的频率选择结构.文中采用这种方法设计了一种具有陡截止和高透、高抑制性能的双通带频率选择结构.该结构由金属鱼骨结构阵列和上下两层相同的频率选择表面复合而成.通过仿真可得,该结构的两个通带频率范围分别是3.0-4.1和10.5-10.9 GHz,透射率均在-0.5 dB以上.透射率低于-10 dB的频率范围是4.7-9.2和12.1-18 GHz.在12.4-15.5 GHz频率范围内,该结构的透射率甚至低于-20 dB.在通带内,电磁波可以高效地透过该结构;在阻带内,该结构对电磁波的透射具有较好的抑制作用.测试结果表明用这种方法设计出的频率选择结构的实际性能和仿真基本一致.在金属鱼骨结构空隙中填入轻质泡沫后该结构具有一定的力学承载性能,可以实现结构功能一体化的设计.

摘要：提出并验证了一种基于超表面相位梯度设计以实现宽角域后向雷达散射截面(radar cross section, RCS)增强的设计思路.宽角域RCS增强超表面包含两个区域,分别设计大小相等方向相反的相位梯度,控制-45?和45?方向上的入射电磁波沿入射方向返回;电磁波垂直入射时,在一个区域内耦合为表面电磁波,传播至另一区域再次解耦为垂直反射的自由空间波,分别在-45?, 0?, 45?方向上形成散射峰,实现了在-45?—45?的宽角域范围内的RCS增强.仿真了宽角域RCS增强超表面在电磁波以不同角度入射时的电场分布和单站RCS,测试了加工样品在9—12 GHz频带内不同频点处的单站RCS,和仿真结果基本一致.结果表明:设计的宽角域RCS增强超表面在9—12 GHz的宽带频率范围内,在-45?—45?的宽角域范围内对于x和y极化入射波均有良好的RCS增强效果.

摘要：频率选择表面是一种在平面内排布的二维周期阵列,由金属贴片单元或孔径单元构成,其对不同频率电磁波呈现不同的滤波响应,被广泛应用于雷达隐身、卫星通讯和电磁兼容等领域。随着应用对技术的要求不断提高,传统频率选择表面难以满足实际应用。原因有:(1)传统频率选择表面较大的单元尺寸会导致单元谐振时栅瓣过早出现,对传输特性产生不良影响;(2)传统频率选择表面较大的单元尺寸导致其很难在有限空间的区域内以及不规则天线罩上使用,且大尺寸使得现有工艺很难完成贴装布阵。而单元尺寸远小于工作波长的小型化频率选择表面MEFSS的出现为解决上述问题提供了新的思路,其优势日益凸显了自身的价值,逐渐发展成为新的研究方向。最初的小型化频率选择表面通过结构上的交叉、旋绕、连接等模式来达到缩小单元尺寸的目的,最典型的方法就是单元的卷曲、交指设计。为了突破"单元尺寸与谐振波长一致"这一限制,实现小尺寸结构可以控制长波长谐振,通过金属贴片和网格经介质级联,产生了基于容性表面与感性表面耦合技术的小型化频率选择表面。该频率选择表面通过减小单元的有效电尺寸来实现小型化。耦合型双屏小型化频率选择表面主要分为:网栅及其互补结构、网栅和方环贴片阵列结构、方环贴片及其互补结构。这三种典型的耦合双屏结构是研究复杂耦合型小型化频率选择表面结构的基础。由于前两类频率选择表面在实现小型化特性时都无法摆脱周期单元尺寸的制约,若需要更高的小型化需求时则难以实现。而加载无源集总元件(电容器、电感器)的频率选择表面可以增大等效电感L以及等效电容C的值,能够更大程度地缩小单元的有效电尺寸,使得频率选择表面小型化程度更高。为了拓展小型化频率选择表面的功能,在普通小型化频率选择表面单元或介质衬底上加入有源器件(变容二极管和PIN二极管等)或采用特征媒质作为介质衬底等组成有源小型化频率选择表面。该频率选择表面在实现小型化特性的同时,通过对有源器件的调节来控制该频率选择表面的通带开关和变频特性等。本文从单元卷曲和交指设计、基于容性表面与感性表面耦合技术设计、加载无源/有源集总元件技术设计等方面综述了小型化频率选择表面的研究状况。随后,对小型化频率选择表面在实际中的应用进行了介绍并对其未来发展方向进行了展望。

摘要：针对具有复杂几何边界条件的二维均匀微波传输线中电磁场难以解析求解从而造成其设计困难的问题,提出了一种基于曲线坐标的保角变换法(CMM)。该方法基于二维传输线的横电磁场(TEM)模型。首先利用保角变换将复杂传输线的边界曲线映射为简单传输线的边界曲线,建立复杂边界传输线的曲线坐标;然后利用曲线坐标把复杂边界传输线所满足的麦克斯韦方程转换到简单边界传输线中,形成两种传输线间的电磁映射;最后论证了两种传输线间电荷、电位分别对应相等,由此得到了与传输特性紧密相关的复杂传输线的电容,进而用以指导传输线的设计。由于以电位为中间量的传统保角变换计算较为复杂,采用CMM方法直接从场出发,省去了关于电位的中间计算过程,简化了计算过程。仿真结果表明,不同尺寸下同轴线特征阻抗仿真值与理论值吻合得很好,验证了CMM方法的正确性。

摘要：电阻型吸波结构具有优异的宽带电磁吸波性能,但电阻片方阻值对吸波结构宽带电磁吸波性能影响较大,且在样品制备过程中较难精确控制。本文通过在电阻型吸波结构表面加载周期性人工等离子结构,利用宽频带内激发的多重等离子谐振,实现高效宽带色散调控,进而获得电阻型吸波材料表面局域场增强效应,提升宽带电磁吸波的稳定性。仿真与试验结果表明,当电阻片方阻值在100~250Ω/sq内变化时,该电阻型等离子吸波结构在7.8~40.0 GHz频段内的吸收效率高于90%以上,具有连续宽带电磁吸波能力。该设计方案提供了一种加载人工等离子结构用于强化吸波超材料综合性能的设计思路,对复合型吸波超材料设计具有一定的启发。

摘要：雷达吸波材料能够有效地抑制透射波和反射波,因而被广泛应用于隐身、电磁屏蔽和兼容以及无线通信等领域。受制于材料的电磁频散特性,传统吸波材料的宽带低频吸波性能难以进一步提高。近年来,随着超材料结构设计的不断发展,基于超材料构架设计实现的宽带电磁吸波,由于具有更加灵活的电磁调控能力,因而在其电磁性能提升方面具有更大拓展空间。围绕雷达吸波超材料的最新研究进展,结合电磁吸波超材料的发展背景、设计原理和性能表征方面的内容,着重介绍了基于多谐振叠加吸波结构、超材料与传统材料复合吸波结构、三维阵列吸波结构以及人工表面等离激元吸波结构设计的宽带雷达吸波超材料,并对于未来雷达吸波超材料的发展趋势做进一步展望。

摘要：基于微波表面等离激元提出了一种电扫描多波束天线.该多波束天线由24条相同的端射天线绕同一圆心旋转而成,相邻端射天线之间的夹角为15?.单条端射天线的设计基于微波表面等离激元的耦合,将馈电单极子辐射的全向场调制为端射的定向场.仿真结果表明,提出的基于微波表面等离激元的多波束天线,在9.5—10.25 GHz频段内可实现面内360?波束扫描,且平均增益约为11.8 dBi,半功率波束宽度约为15?.

摘要：为了实现贴片天线在弹载末制导上的应用,提出了基于相位梯度的定向贴片天线。利用相位梯度超表面能够改变电磁波传播方向的特性,设计了一款辐射主波瓣大角度偏离法向的贴片天线。该天线由7个H型贴片组成,通过优化结构参数,得到了所需要的相位梯度。仿真和测试结果显示,由于相位梯度的引入,在工作频率为9.6GHz时,天线主波瓣的最大增益方向偏离法向45°。

摘要：以环形单元为基础设计出一种三屏金属阵列通过两层薄介质级联的频率选择表面(FSS)。建立等效电路模型,根据传输线理论给出金属栅格阵列(感性表面)与间隔的金属方环(容性表面)的近似电容、电感公式,通过调整结构几何参数分析LC耦合机制,调谐出最优的宽带传输特性。最后,采用PCB加工工艺制备了FSS样件并在暗室进行了传输特性测试。得到的测试结果与数值结果一致,结果表明这种频率选择表面对电磁波大角度入射和不同电磁波极化方式都具有稳定的传输特性。

摘要：本文通过设计出一种反射型极化旋转超表面,在8—12 GHz频域内实现高效的极化旋转,并将其加载于微带缝隙天线下方构成新型的极化旋转超表面天线,利用超表面的90°极化旋转效应,成功实现了天线的圆极化辐射调制.仿真与实验结果表明:圆极化天线的中心工作频率为GHz,阻抗带宽为8.3—10 GHz.当微带缝隙天线与极化旋转超表面的间距H=4.5mm时,天线在8.3—8.8 GHz频带内实现了圆极化辐射;当mm时,天线在8.8—9.3 GHz频带内实现了圆极化辐射;当=8mm时,天线在9.3—10 GHz频带内实现了圆极化辐射.实验结果与仿真结果相符,证明了此种设计方法的有效性,也为微带缝隙天线的圆极化设计提供了一种新的途径.