頻率選擇表面吸波特性的直接圖解法分析與優(yōu)化設計.pdf

1、電磁性能可調的有耗頻率選擇表面電磁吸波結構是寬頻微波吸波結構候選體系,已成為微波吸收結構研究熱點之一,備受關注。本文提出適用于寬頻吸波結構體系分析與優(yōu)化的直接圖解法。應用直接圖解法來研究Salisbury屏和Jaumann吸收體的電磁響應特性和吸波機制。并建立了典型單諧振點頻率選擇表面圖形單層與雙層吸波結構的理想阻抗匹配模型,用于指導寬頻吸波結構設計。進一步,采用直接圖解法研究了基于有源頻率選擇表面的智能吸波結構的吸波特性,來指導智能吸

2、波結構優(yōu)化設計和分析。
　　采用Smith圓圖和等效電路直接圖解法分析了Salisbury屏的工作原理,同時考察了Salisbury屏各結構參數對吸波帶寬的影響。研究結果表明,Salisbury屏的設計厚度可以通過介質板的介電常數來調整。當介質板的介電常數增大時可以相應減小Salisbury屏的設計厚度,但是伴隨吸收峰變窄,帶寬變小。
　　采用Smith圓圖和等效電路直接圖解法優(yōu)化設計了Jaumann吸收體,同時考察了Jau

3、mann吸收體各結構參數對吸波帶寬的影響。研究結果表明,通過合理添加Jaumann吸波體的層數,可以使吸波體導納曲線更加集中,從而獲得更寬帶的吸波效果。10mm厚度的Jaumann吸收體在4~16GHz范圍內反射率低于-8dB,其吸波性能明顯優(yōu)于同厚度的Salisbury屏。
　　設計了由方環(huán)和圓環(huán)單諧振點頻率選擇表面圖形構成的單層寬帶吸波體。借助Smith圓圖和等效電路直接圖解法發(fā)現其阻抗匹配遵循以下規(guī)律:當接地介質板電納的零點

4、中心頻率與頻率選擇表面圖形的諧振點相接近;頻率選擇表面圖形的諧振點電導在合理范圍之間;端點頻率電納與接地介質板電納相接近時,可以通過接地介質板和頻率選擇表面圖形的電納部分相互抵消來得到寬頻吸波效果。5mm厚的單層吸波體反射率低于-8db的頻帶為4GHz~18GHz,遠遠大于相同厚度下的Salisbury屏,優(yōu)化Jaumann屏和商用非磁性單層結構吸波體。
　　對于由方環(huán)和圓環(huán)單諧振點頻率選擇表面圖形構成的雙層寬帶吸波體來說,其阻抗

5、匹配應當遵循以下規(guī)律:當接地介質板電納的零點中心頻率與兩組頻率選擇表面圖形的諧振點相接近;上、下層頻率選擇表面圖形諧振點電導控制在合理范圍之間;上層介質隔離板能夠旋轉合適的角度到達上層頻率選擇表面導納曲線附近半圓并與其匹配最終到達Smith圓圖的中心位置時,可以得到寬頻吸波效果。10mm厚雙層吸波體從3.3GHz頻點開始可以獲得低于-8dB的吸波帶寬,遠遠大于相同厚度下的Salisbury屏,優(yōu)化Jaumann屏和商用非磁性雙層結構吸波