六边形环FSS单元对吸波材料性能的影响

为改善吸波材料的吸波性能,将六边形环频率选择表面(FSS)单元植入到多层吸波结构中组成复合吸波结构,通过改变FSS单元在复合吸波结构中的不同位置及其厚度,利用谱域法分析其对吸波结构吸波性能的影响.结果表明,由于FSS单元的存在,在一定条件下可以改善吸波结构的吸波性能,且FSS单元在吸波结构中的位置及厚度不同,其影响也是不同的.     

嵌入频率选择表面的薄层宽带磁性吸波材料研究

介绍一种在两层磁性材料之间嵌入频率选择表面的薄层复合吸波结构的宽带吸收特性.频率选择表面由金属方环阵列和低耗介质板构成,其上层、下层磁性材料为不同电磁参数的羰基铁复合物.不加频率选择表面的传统磁性吸波材料若想在宽带取得良好的吸收效果,需要较大的厚度和面密度,导致其应用范围受限.引入频率选择表面能够增强复合吸波结构的吸收频带,并有效减薄吸波结构的厚度.在阻抗匹配条件下,电磁能量主要通过金属单元的欧姆损耗和底层磁性材料的磁损耗进行吸收.为了验证该复合吸波体的吸波性能,在电磁仿真软件HFSS 15.0上搭建模型,而后根据仿真结果对结构参数不断进行优化.最终的仿真结果表明,复合吸波材料厚度为2 mm,2 GHz处反射率可达-5.5 dB,在3.4 G～9 GHz频段反射率为-10 dB,在9 G～18 GHz频段反射率依旧达到-8 dB以下.而无频率选择表面的复合吸波材料,在同等条件下,虽然峰值吸收率较大,但在12 GHz以上吸波性能快速恶化,难以满足宽带吸波的要求.因此,含频率选择表面的复合吸波体具有吸收频带宽的优势,具有广泛的应用前景.     

利用频率选择表面提高镀银生物多孔碳的微波吸收性能

多孔碳（PC）因其重量轻、比表面积大、表面缺陷多等特点，成为一种具有应用前景的吸波材料，然而电导率和石墨化程度低的缺点限制了其性能的提高。本研究利用杉木作为生物碳模板，采用一步水热合成法制备了镀银多孔碳（Ag@PC）材料，并对其物相组成、显微结构和电磁吸波性能进行了研究。结果表明，金属银被成功地从溶液中还原出来，并以Ag颗粒的形式均匀分布在多孔碳表面和孔洞内部。金属Ag的存在不仅提高了多孔碳的电导率，同时促进了无定型碳的石墨化过程。乙烯吡咯烷酮（PVP）的加入抑制了晶体的结晶形核的过程，起到了细化Ag颗粒粒径的作用。然而，由于形成了更连续的导电网络，未添加PVP的Ag@PC复合材料表现出更高的介电常数和更强的电磁波耗散能力。将Ag@PC与频率选择表面（FSS）复合后，其吸波性能得到了进一步的提高，在频段8.20–11.75 GHz范围内材料的反射损耗值低于?10 dB，反射损耗最小值达到了?22.5 dB。由此可见，利用金属Ag颗粒与FSS相结合是增强多孔碳材料电磁波吸收能力的有效途径。     

基于FSS的紧凑型微基站天线

设计了一款1×2双极化微基站天线来解决传统宏基站在信道补盲和信道容量提升上遇到的瓶颈。该双极化微基站天线单元通过采用叠层技术和角馈技术,并结合加载短路金属铜柱的方法来提高单元端口间的隔离度;此外,通过在天线单元间加载由频率选择性表面(frequency selective surface, FSS)构成的隔离墙结构以减小双极化天线单元间的耦合。仿真测试结果表明,该1×2双极化微基站天线各单元在工作频段2.5~2.7 GHz内驻波比小于1.5,端口间隔离度大于30 dB,且具有稳定的方向性。在微基站有限的空间内所设计的双极化微基站天线,具有结构紧凑和隔离度高的特性,且天线单元间相互独立工作。     

FSS在吸波材料中应用的实验研究

对频率选择表面(FSS)在复合吸波材料设计中的应用进行了研究．把具有不同几何图案的FSS置于多层复合吸波材料中的不同位置，得到多个不同的样品，并在以HP8722ES矢量网络分析仪为核心的弓形法测试系统中进行微波吸收性能测量．测试结果表明：FSS的存在显著影响复合吸波材料的吸收性能；FSS的图案、几何尺寸以及在复合结构中的位置都对样品的反射率特性产生影响．优化FSS在复合吸波材料中的使用可获得频带较宽、吸波性能较强的复合吸波材料。     

一种具有高稳定度的新型小型化频率选择表面

提出了一种小型化的带阻型频率选择表面（FSS）新单元。这种新单元通过将方环内的部分分为四个对称区域,并在每个区域内增加三角螺旋结构来增加单元的谐振长度,从而实现了FSS单元的小型化。仿真和实测的结果表明,这种FSS的单元长度相比波长节省了近90%,同时对于以不同角度和极化方式入射的波具有极好的稳定性,适合在实际有限空间内的应用。     

一种新型十字单元结构的频率选择表面的设计

在传统十字单元的基础上,文章通过将十字单元中心替换为方环,并在每个十字末端加载一个方环,设计出了一种新型结构的频率选择表面(frequency selective surface,FSS);使用HFSS仿真软件对改进结构和传统结构分别进行建模仿真,将2种结构的角度稳定性和极化稳定性进行了对比,证明了新型单元结构FSS比传统单元FSS具有更好的极化稳定性和角度稳定性;对加工出的实物在垂直入射的情况下进行测试,测试结果与仿真设计吻合较好。     

加载集总电容频率选择表面等效电路建模

为了提高集总电容加载方形缝隙环频率选择表面(FSS)的设计效率,提出了FSS的等效电路模型,通过FSS单元的几何尺寸和加载电容参数直接计算出频响特性,简化了加载FSS的设计过程。根据等效电路模型设计了谐振频率为2.45 GHz的FSS,理论和实测参数曲线吻合很好。结果表明:该等效电路模型适合于微波低频段集总电容加载方形缝隙环FSS的快速设计与分析。     

小型化双频带阻频率选择表面的设计

提出了一种具有双频特性的小型化带阻频率选择表面(Bandstop Frequency Selective Surface,BS-FSS)结构,通过调节所提出单元的结构参数可以实现对BS-FSS谐振频率的独立控制,在此基础上,设计了一款工作在3.84GHZ和6.67GHz的BS-FSS。仿真结果表明:所设计的BS-FSS的相对带宽分别为57.8%和12.9%,并且在工作频段内,对TE波和TM波均具有较好的极化、角度稳定度。此外,在相同介质条件下,设计的BS-FSS单元物理尺寸为7 mm×7mm,相比于传统的FSS单元,整体尺寸减小了56.9%,小型化优势显著。     

磁介质吸波剂/多孔金属材料吸波性能

为了研究磁介质吸波剂/多孔金属材料吸波性能,在泡沫铝合金表面涂覆了Ni-Zn铁氧体(CFe)、羰基镍粉(CNi)以及二者的复合粉,利用GJB 2038—94"雷达吸波材料反射率测试方法"中的雷达截面(RCS)法对该材料的微波反射率进行了测量.结果表明,在12～18GHz频段内,复合磁介质吸波剂/泡沫铝材料吸波性能介于单一吸波剂样品CFe与CNi之间;在26.5～40 GHz频段内,羰基镍质量分数为40%的泡沫铝复合材料吸波性能最好,当其质量分数大于40%时,材料吸波性能逐渐降低.因此,在泡沫铝合金表面涂覆适当比例的Ni-Zn铁氧体与羰基镍复合粉,可以进一步改善材料的吸波性能.     

基于钛酸锶钡陶瓷的宽带频率选择表面设计

设计了一种基于钛酸锶钡陶瓷的新型宽带频率选择表面,其基本单元尺度为亚波长,按照三角晶格进行排列。通过调节单元的共振频率,实现了三个共振模式耦合而形成宽带工作的阻带。模拟结果表明,电磁波在0°入射的时候,频率选择表面的带宽为7.8 GHz。当钛酸锶钡陶瓷的相对介电常数由115降低到85时,阻带带宽可以增大到8.7 GHz。该设计具有良好的宽带特性,在电子对抗和隐身领域具有重要的军事价值。     

一种新型双阻带频率选择表面的设计

提出一种新型双阻带FSS结构。新结构采用圆环贴片与叠加Y环贴片作为基本单元,利用2种贴片单元之间的耦合实现双阻带特性,应用谱域法对新型FSS单元进行分析设计,仿真验证不同角度不同极化方式的电磁波入射时新结构的传输特性,结果表明:该型FSS结构分别在13.4~16.3GHz(Ku波段)和19.3~28.4GHz(K波段)内形成2个-5dB的传输禁带,并且具有较好的角度和极化稳定性。     

圆孔与三极子组合单元频率选择表面研究

应用谱域法分析了圆孔与三极子组合单元频率选择表面(FSS)的频率响应特性。分析了组合单元的结构参数、电磁波极化和入射角度对其稳定性的影响。研究结果表明,该组合单元的频率响应特性曲线具有明显的两个阻带和一个通带,且具有良好的极化稳定性和角度稳定性。在结构参数中,圆孔大小对频率响应特性曲线的位置影响较大,极子长度对传输带宽影响较大,而极子宽度影响较小。通过单元结构参数调整,可获得良好的宽带传输和陡峭下降边缘特性,实现相临波段信号分离和多波段通讯。该结构FSS可应用于卫星通讯、雷达罩及其他相关领域。     

一种具有良好带通性能的二阶频率选择表面设计与验证

高阶频率选择表面(FSS)具有工作带宽易控制、通带内插损小、带外抑制强、通带边缘上升性和陡降性好等特点。提出并设计了一种具有良好带通性能的二阶FSS。该FSS结构是由2层介质板上加载3层具有圆结构的金属层,最外2层为圆金属贴片,中间一层为开圆缝隙金属层。利用直线法对FSS结构进行分析计算,并加工实验样件对结果予以证实。结果表明:该3层FSS具有二阶单通带的特性,3 dB带宽为4.21 GHz,相对带宽为21％,通带平稳光滑,带内插损小,对不同入射角度、不同极化方式的电磁波保持很好的稳定性。     

Preparation and radar-absorbing properties of Al<Subscript>2</Subscript>O<Subscript>3</Subscript>/TiO<Subscript>2</Subscript>/Fe<Subscript>2</Subscript>O<Subscript>3</Subscript>/Yb<Subscript>2</Subscript>O<Subscript>3</Subscript> composite powder

Al₂O₃/TiO₂/Fe₂O₃/Yb₂O₃ composite powder was synthesized via the sol-gel method. The structure, morphology, and radar-absorption properties of the composite powder were characterized by transmission electron microscopy, X-ray diffraction analysis and RF impedance analysis. The results show that two types of particles exist in the composite powder. One is irregular flakes (100-200 nm) and the other is spherical Al₂O₃ particles (smaller than 80 nm). Electromagnetic wave attenuation is mostly achieved by dielectric loss. The maximum value of the dissipation factor reaches 0.76 (at 15.68 GHz) in the frequency range of 2-18 GHz. The electromagnetic absorption of waves covers 2-18 GHz with the matching thicknesses of 1.5-4.5 mm. The absorption peak shifts to the lower-frequency area with increasing matching thickness. The effective absorption band covers the frequency range of 2.16-9.76 GHz, and the maximum absorption peak reaches -20.18 dB with a matching thickness of 3.5 mm at a frequency of 3.52 GHz.     

梯形双陷波超宽带平面单极子天线的设计与分析

设计一种梯形双陷波超宽带平面单极子天线, 并分析改变C形缝隙陷波结构半径和L形缝隙对天线性能的影响. 天线由梯形组合结构辐射单元、 共面波导馈线、 地板和同轴接头构成. 结果表明, 当设计的天线工作频段为2.9~11.2 GHz, 陷波频段为3.28~3.79 GHz和4.82~6.08 GHz时, 双陷波与辐射效果良好, 可降低各无线通信系统间频段交叉重叠导致的相互干扰.     

双层吸波蜂窝复合材料结构优化设计

为探究不同吸波特性材料之间的组合规律,以在更宽频段范围内达到最佳雷达波吸收效果,选用两种不同吸波剂浸渍的纸蜂窝结构型吸波材料板（分别命名为FW10和FW20）,以石英纤维板为外侧蒙皮,制备出一种具有较好雷达波吸收能力的复合板件,该板件可与常规壁板结合使用。采用时域有限差分法计算不同材料厚度组合下的材料雷达散射截面（RCS）值和反射率,并采用正交设计法对最优厚度组合进行进一步的探究,结果表明：复合结构的吸波效果与各层材料组合及其厚度分布有关,所得最优复合板件厚度组合方案从外向内依次为1 mm石英纤维板,15 mm FW10和15 mm FW20。最优方案复合板件在0~18 GHz频段范围内反射率低于-10 dB的吸收频段宽度为13.1 GHz,最大吸收峰可达-29.5 dB。最后进行实物测试,验证了仿真分析的有效性。     

Research of the terahertz dual-band notch filter based on FSS structures

In this paper, a dual-band notch filter for two-layer frequency selective surface （FSS） at terahertz （THz） frequency with high fil- tering performance has been realized on high-resistivity silicon substrates. With periodic metallic resonators patterned on the sili- con wafer, the designed filter can provide two tunable resonant frequencies for terahertz application. The transmission response was improved by introducing an extra surrounding pattern around the T-shaped structure, and the location of transmission drop was tuned independently with geometric parameters. Simulated by finite-integral time-domain method, the filter is designed to operate between 0.2 and 0.6 THz with dual-band band-stop performance, a salient feature of this design is making the low sensi- tivity of its frequency response to the incident angles, which allows to place the filter close to the radiation source with spherical wave fronts. The proposed structures were fabricated using photolithography and tested by THz time-domain spectroscopy system Experimental results show that the transmission response has more than 12 and 32 dB rejections near 285 and 460 GHz respectively, which is in good agreement with the simulation result.