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题目:毫米波亚毫米波准光滤波器的仿真与研制

关键词:频率选择表面;Floquet定理;模式匹配法;准光学系统;层叠法

  摘要

频率选择表面(Frequency Selective Surface,简称FSS),由于其具有双色性,故其频率滤波特性来自于它的周期性结构与电磁波的相互作用。FSS简单的讲,就是有选择地透射或者反射一定频率的电磁波,起到分离两个不同频率的电磁波波束的作用。 随着准光技术在空间遥感上的快速发展和广泛应用,FSS作为准光系统中准光滤波器,越来越受到人们的重视。与传统的波导系统相比,准光系统具有带宽大、损耗低、紧凑性好、易于实现双极化等优点。 本文详细研究了频率选择表面技术以及作为准光滤波器在准光系统中的工程应用。本文从频率选择表面的滤波机理出发,详细分析了频率选择表面的滤波性能,总结了薄层型FSS与波导型FSS的应用范围。为了对FSS进行精确的数值预测,本文采用基于模式匹配法求解FSS的广义散射矩阵的仿真程序。其中,采用有限元法获取任意口面形状的波导的本征函数,以使得仿真程序能够仿真任意形状的波导单元的FSS。仿真程序解决了基于网格剖分的常规数值分析软件计算效率过低及难以收敛的问题,实现了对FSS的快速优化设计。 在仿真程序的帮助下,分析并总结了波导型FSS的设计规则,提出方波导型FSS能够获得较好的带宽性能、较窄的过渡带和双极化响应。 结合理论分析和仿真总结,本文最后给出了三个设计实例。其中,包括两个准光滤波器的设计实例和一个论证设计实例。其中,论证设计实例主要探讨了层叠法组成波导型FSS的可行性。