宽阻带二阶带通频率选择表面研究

为了得到宽阻带二阶带通频率选择表面,采用三层金属层结构和两层相等的介质构成频率选择表面的微结构,阐述了宽阻带二阶带通频率选择表面的结构.采用理论计算和HFSS仿真软件进行了仿真设计,窄带理论计算结果和仿真结果一致性较好,均具有二阶带通的频率特性,仿真设计结果具有宽阻带特性,该二阶带通频率微结构单元的容差性和频率稳定性较好.设计了单元尺寸为0.017λ×0.017λ,厚度为λ/59的频率选择表面,其中λ为自由空间的波长.制作实物并测试了频率特性,实测和仿真结果一致性较好,中心频率为0.74 GHz,阻带为0.9～14.9GHz,整个阻带内的抑制度大于15 dB,相对带宽为5%,带内插损小于0.4 dB.     

小型化宽阻带多层宽带频率选择表面研究

介绍了一种叉指电容加载的小型化周期结构的多层频率选择表面设计,提出了工作带通且具有超宽阻带频率特性的叉指电容加载结构的小型化频率选择表面.阐述了分布参数叉指加载的小型化宽阻带带通频率选择表面的组成结构,分析了这种宽阻带带通频率选择表面的机理.对分布参数叉指电容加载结构的周期小型化频率选择表面,采用了等效电路分析法和三维仿真软件进行了分析和仿真设计,仿真结果具有超宽阻带和带通的频率特性;提出的叉指结构分布参数电容加载的频率选择结构单元具有较好的容差性,在0°～60°不同入射角下具有良好的频率稳定性.根据设计的叉指电容加载的小型化频率选择表面制作并测试了频率特性,实测和仿真结果一致性较好,中心频率为2.4 GHz,阻带为3～39.6 GHz,阻带宽度超过中心频率的16倍.整个阻带内的抑制度大于15 dB,其中3～15 GHz内的阻带抑制度大于40 dB,相对带宽为10%,带内插损小于0.5 dB.     

一种具有多阻带特性的超宽带天线设计

本文设计了一种具有多阻带特性的平面超宽带天线.该天线由共面波导(CPW)馈电单元和一个椭圆形的辐射单元构成.辐射单元上的C型槽产生了第一条阻带,其中心频率为3.5 GHz.地板上两对称的蛇形槽线产生了第二条阻带,其中心频率为5.5 GHz.第三条阻带,即超宽带高频段的截止阻带,通过馈线上的U型槽实现.天线的测量结果与仿真结果吻合较好,在超宽带频带内实现了3.2 GHz～3.8 GHz,5.05 GHz～5.9 GHz以及高于10.7 GHz的阻带,表明其在工作频带内具有良好的抑制干扰能力.此外,讨论了天线的增益、群时延响应和信号波形保真度,结果表明此天线具有良好的频域特性和时域特性.     

基于铁电陶瓷的波导E面T型结

提出了一种基于铁电陶瓷的波导E面T型结,其工作频率为8 GHz.用丝网印刷的钛酸锶钡(Barium-Strontium-Titanate,BST)厚膜铁电陶瓷作为超材料,通过在波导中加入BST复合超材料来改变T型结的相位和频率.为了验证这种方法,设计并加工了频率在7.8～8.3 GHz的复合超材料T型结.仿真和测试结果表明,所设计T型结的插入损耗小于0.6 dB.同时,可以通过调节波导中BST铁电陶瓷的电压来实现波导T型结2个端口之间90°的相移.     

一种具有陷波特性的超宽带超导滤波器设计

研究了具有陷波特性的超宽带超导滤波器设计方法,采用两级多模谐振器实现了具有超宽带通带的超导滤波器,具有带内插损低、带边陡峭度高、结构紧凑的优点。为了抑制通带内不需要的干扰信号,采用开路短截线的方法成功引入一个中心频率为5GHz的阻带。未经调谐的测试结果和仿真结果吻合得很好,3-dB带宽从3.28GHz到10.56GHz,相对带宽为105.2%。超宽带通带内引入的阻带具有高的选择性(3-dB带宽小于5%)和高的抑制度(高于60dB)。此外,通带反射系数高于14.2dB。     

具有低频传感和高频宽带吸收功能的超材料吸波体设计

基于钛酸锶和电阻膜设计了一种多层结构的具有低频传感和高频宽带吸波功能的超材料吸波体.超材料吸波体在低频1.09 GHz处产生了一个可用于传感测量的吸收峰;在高频9.2～10.9 GHz之间产生了一个宽带吸收峰,带宽达1.7 GHz.通过对超材料吸波体吸收频率处的表面电流分布进行监控,阐述了低频和高频处的吸波机理.仿真计算结果证实,吸波体在低频和高频处的吸波特性是极化无关的,但是对入射角度是敏感的.超材料吸波体具有结构简单、功能多等优点,在传感测量、探测和电磁隐身等领域具有潜在的应用价值.     

宽带频率选择表面带阻滤波器的优化设计

现代通信需要宽带频率选择表面(Frequency Selective Surfaces,FSS)滤波器的应用.利用六边形阵列良好的宽带特性,设计了一款带宽达到7 GHz以上的多层FSS滤波器结构,设计采用优化算法差分进化(differential Evolution,DE)算法,谱域矩量法用来分析FSS结构的频率响应,仿真结果显示该结构具有良好的角度和极化稳定性,为高带宽的通信需求提供了数据参考.     

抑制WLAN信号干扰的超宽带滤波器设计

介绍了一种具有抑制WLAN信号干扰功能的小型超宽带滤波器的结构设计.滤波器的通带频率范围为2.8～11.8GHz,相对带宽约为123%.设计中采用缺陷地结构(DGS)实现高频处的带外抑制,在12.3～30GHz的范围内带外抑制达到15dB以上.通过加入折叠耦合臂结构,在5.38GHz处产生阻带,实现滤波器的陷波功能,陷波阻带带宽为0.4GHz.该滤波器结构紧凑、性能优越,实际测量结果与仿真结果吻合良好.     

一种基于耦合矩阵的新型带通滤波器

提出一种新型的具有2个传输零点的微带带通滤波器(bandpass filter, BPF).该滤波器采用2个新型慢波谐振器,具有较宽的上阻带带宽.该滤波器设计简单,由于利用"N+2”耦合矩阵的方法而呈现出较高的频率选择性.测量结果表明,该滤波器具有良好的响应特性,在中心频率2.4 GHz处的插入损耗为1.66 dB,上阻带频率达到7.0 GHz.实测和仿真结果具有良好的一致性.     

掺杂钛酸铋钠对钛酸锶钡陶瓷介电性能的影响

采用固相法制备钛酸铋钠掺杂的钛酸锶钡（Ba0.9Sr0.1TiO3）铁电陶瓷,研究钛酸铋钠的掺杂量对钛酸锶钡陶瓷的微观结构和介电性能的影响,并探讨相关机理．研究结果表明,在讨论的掺杂范围内,随着钛酸铋钠掺杂量的增加,钛酸锶钡的晶粒尺寸先增大,后减小．当掺杂量为0．5％（质量分数,下同）时,介电弥散发生,半导化现象出现．当钛酸铋钠掺杂量介于1．0%-1．5％之间时,钛酸锶钡陶瓷的介电常数均保持在5000,且居里温度向高温移动到120℃,10kHz频率的介电损耗低于0．05．     

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。     

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。     

基于超材料技术的吸波型频选结构设计

提出了一种复合型吸波频率选择表面（absorptive frequency selective surface, AFSS）结构,由超材料吸波体（metamaterial absorber, MA）和频率选择表面（frequency selective surface, FSS）组成.复合型MA由加载电阻的平面型方环结构和立体型双面开口C型环结构组成,吸波频段为4.79～30.57 GHz,具有极化不敏感特性,在斜入射45°内保持稳定吸波. FSS采用了圆环缝隙旋绕结构,通过6次旋绕枝节实现了1.96～2.16 GHz频段内小于1 dB的插入损耗,形成低频通带.二者组合形成的复合型AFSS,能在1.28～1.38 GHz频段内良好透波,4.88～30.58 GHz频段内宽带吸波,实现了吸透波一体的性能.     

一种宽带带通三维频率选择表面设计及分析

基于方形波导结构提出了一种宽带带通三维频率选择表面(3D FSS).所提出的FSS的单元结构由上下端面刻蚀两个相同正方形金属贴片的介质方块和空气方形波导组成,此时每个端面形成了方形槽谐振单元.在电磁耦合作用下,方形槽谐振单元原有单一的谐振模式耦合分裂为奇模和偶模两种谐振模式,由此产生了两个传输极点,从而形成了一个平坦的二阶通带,且通带3 dB相对带宽为25.12%.通过等效电路模型,阐明了该FSS的工作原理.仿真结果显示:在TE和TM两种极化方式下,以0°到45°角度入射时所提出的FSS具有稳定的频率响应.此外,该3D FSS还具有相对较小的单元结构.     

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。     

高选择性三通带三维频率选择表面的研究

提出一种双极化、高选择性的三通带三维频率选择表面(3D FSS).该3D FSS单元结构由四层方形介质筒组成,提供一个平行板波导(PPW)路径和三个方同轴波导(SCW)路径.由于每个SCW路径中两个相同短SCW谐振单元的电磁耦合,由SCW路径端面方形槽提供的原有单一谐振模式分裂为奇模和偶模谐振模式,产生了两个传输极点,由此形成了一个二阶通带,因此三个SCW路径能实现三个二阶通带.此外,由于不同路径之间的电磁波相位反相叠加产生了多个传输零点,提高了该FSS的频率选择性.为了解释该3D FSS的工作原理,研究了传输零极点处的电场矢量分布.仿真结果显示,所提出的3D FSS在横向电场(TE)和横向磁场(TM)极化模式下以0°到60°角度入射时具有稳定的频率响应,同时该3D FSS具有小通带比和较小的单元尺寸.     

宽频带Fabry-Perot谐振器印刷天线

分析了采用贴片式频率选择表面(FSS)为盖板、U形缝隙矩形贴片为辐射器的Fabry-Perot谐振器印刷天线,揭示了其天线频带远窄于辐射器频带的原因.鉴于上述Fabry-Perot谐振器天线的实用频带主要受限于谐振型的盖板,因此要展宽实用频带,就应弱化盖板的谐振特性,所以提出将FSS中相同尺寸的方形贴片改进成沿一维或二维渐变尺寸的结构.同时应增宽阻抗频带和增益频带及其相互交叠的带域,即增宽可利用的公共频带.仿真结果显示这种改进增宽了此类天线兼顾高定向性和阻抗匹配的实用频带.     

具有曲折对称臂结构的三频单极子天线设计*

设计了一款可以工作与WLAN/WiMAX领域的、具有对称臂的三频单极子天线。天线由两个对称的折叠臂和不规则的接地板组成;其中,两个对称的折叠臂分别产生了2.4 GHz,3.5 GHz和5.8 GHz频段。使用不规则接地板可改善天线的阻抗匹配,天线通过SMA接头采用50欧的微带线进行馈电。天线在2.4 GHz处的带宽为7.5%(2.3~2.48 GHz),在3.5 GHz处的带宽为5%(3.41~3.58 GHz),在5.5 GHz处的带宽为6.5%(5.54~5.9 GHz),且天线在各个频段处有良好的全向辐射特性。最后,在仿真的基础上加工制作出实物并进行了测试,测试结果和仿真结果大致吻合,可以用到实际的无线通信中。     

紧凑型多陷波超宽带滤波器的设计

针对传统带阻单元构成滤波器存在陷波深度不足和阻带抑制较差的问题,提出一种加载开路枝节的多陷波超宽带滤波器。基于开路枝节线和阶跃阻抗谐振器理论,通过在超宽带滤波器多模谐振器上引入一对折叠开路枝节线产生2个陷波频段,这种特殊枝节实现的陷波抑制能力更强;在超宽带结构下方耦合阶跃阻抗谐振器产生第3个陷波频段,陷波深度更好。最终实现超宽带带通滤波器的中心频率为6.6 GHz,陷波频段相对带宽约为134%。仿真与实测结果表明,该滤波器工作带宽为2.2~11.2 GHz,实现了2.8~4.4 GHz,6.2~6.8 GHz和8.8~9.8 GHz 3个频段的陷波特性,可有效滤除C波段和WLAN频段信号对超宽带通信系统的干扰。满足超宽带系统对陷波滤波器插入损耗和带外抑制的要求。