题目：FSS带通隐身天线罩分析中的快速求解技术

带有频率选择表面(Frequency Selective Surfaces，FSS)理想的带通天线罩能很好地控制电磁波的传输特性，减少飞行器头向雷达散射截面(Rader Cross Section, RCS)，以此达到隐身效果。 在FSS分析技术中，基于全波矢量分析的模式匹配法、谱域法和周期矩量法是三大具有代表性的主流技术。这三种分析技术具有相似的处理流程，首先都是运用相关理论对模型建立数学方程，而后通过矩量法建立阻抗矩阵方程并进行求解。矩量法生成的阻抗矩阵是稠密的满秩矩阵，能否对其快速求解是整个分析过程能否快速精确进行的关键。基于快速傅立叶变换(Fast Fourier Transform, FFT)和快速多极子的各种快速算法从不同程度加速了对此矩阵方程的求解过程。至今，在基于快速傅立叶变换的算法中，研究者们往往直接调用MIT计算机科学实验室开发的FFTW3.3.3 子程序库，据我们所知目前还没有学者尝试用快速傅立叶变换的硬件加速技术来快速求解此矩阵方程，并将其引入对FSS带通隐身天线罩的分析中。 本文立足于FSS 带通隐身天线罩分析技术这一国际热点，以FSS 带通隐身天线罩的应用需求为背景，围绕FSS 带通隐身天线罩的物理机制、设计原理和方法等关键科学问题进行了深入的理论与技术创新研究，通过使用模式匹配法结合矩量法分析和设计出了三种新型的厚屏FSS单元，并且利用快速傅立叶变换的硬件加速技术对矩阵方程进行了加速求解，利用计算与仿真，充分验证了我们方法的有效性与准确性。主要研究内容和创新点如下：1、一种介质-金属加载圆孔单元厚屏FSS 厚屏FSS能较好地改善FSS带宽性能，是实现隐身雷达天线罩的有效手段。为了全面掌握厚屏FSS的传输特性，本文设计了一种新型介质-金属加载圆孔单元的厚屏FSS。主要研究了加载金属直径、加载介质厚度、电磁波入射角等几个参数对厚屏FSS传输特性的影响规律。 主要创新点：鉴于FSS的用途，国外很少公开报道有价值的研究成果。本项研究为FSS在我国雷达天线罩上的工程应用提供了可靠的设计依据，该成果已被发表在《物理学报》2012年第6期上。2、一种性能稳定的新Y形单元厚屏FSS当电磁波以大范围角度入射时，中心频率可能会随入射角度的变化而发生漂移。本文针对此问题，设计了一种新Y形单元厚屏FSS。主要研究了TE，TM波入射时角度变化对通带带宽、中心频率及其透过率的影响。 主要创新点：厚屏FSS在曲面隐身雷达天线罩应用方面有潜在的价值。设计了一种具有角度稳定性的新Y形单元厚屏FSS，为FSS在曲面隐身雷达天线罩上的应用提供了一种借鉴，该成果已被发表在《物理学报》2012年第11期上。3、一种性能稳定的新十字环形单元厚屏FSS 当电磁波以在大角度入射时，不易实现极化稳定性。针对此问题，本文设计了一种性能稳定的新十字环形单元厚屏FSS。研究TE，TM波以大角度入射时极化变化对通带带宽、中心频率及其透过率的影响。 主要创新点：厚屏FSS能克服双层或多层薄屏FSS级联引起的结构复杂和中心频率透过率降低的问题。为此，本文设计了一种既有角度稳定性，又有极化稳定性的新十字环形单元厚屏FSS，为我国FSS在曲面隐身雷达天线罩上的工程实现提供了有价值的参考依据，该成果已被发表在《Chinese Physics B》2012年第12期上。4、快速傅立叶变换硬件加速技术 为了快速精确求解矩量法生成的阻抗矩阵（一种稠密的满秩矩阵），从而加快对FSS带通隐身天线罩的分析，本文结合可编程片上系统(System On Programmable Chip, SOPC)技术，设计并实现了一个新型的并行FFT处理器。 主要创新点：将快速傅立叶变换的硬件加速技术引入对FSS带通隐身天线罩的分析中，为寻找其快速求解技术的创新性研究做出了一种有价值的尝试。