基于传递函数的频率选择表面集总参数研究

焦健; 高劲松; 徐念喜; 冯晓国; 胡海翔

doi:10.7498/aps.63.137301

摘要

等效电路法是分析主动FSS的主要方法，获得FSS集总参数是等效电路法分析问题的关键. 本文在传统等效电路法基础上，根据传输线理论构造传递函数. 依据等效阻抗与传输峰值之间的关系，建立由集总参数构成的矩阵方程，利用最小二乘法拟合得到等效集总参数，并借助传递函数快速得到FSS频响特性曲线. 与全波分析法对比，传递函数法的计算结果与数值计算结果吻合，从而验证该方法的准确性和可靠性. 该方法不仅能够获取FSS结构集总参数，还能够计算FSS结构的频响特性曲线，为基于等效电路法分析主动FSS提供理论参考.

关键词:

Abstract

Equivalent circuit method is a principal one to analyze the active frequency selective surface (FSS). Extracting its lumped parameters is the key to the equivalent circuit method. We have constructed the transfer function based on the traditional equivalent circuit method and the transmission line theory. A matrix equation composed of lumped parameters is set up utilizing the relationship between the equivalent impedance and transmission peak. The equivalent lumped parameters are solved by the least square method, and the FSS frequency response curves are obtained from the transfer function. Compared with the full wave analysis method, the calculated results are in good agreement with that of simulation. Such results verify the accuracy and reliability of the method presented in this paper, and provide a theoretical reference to active FSS analysis using the equivalent circuit method.

Keywords:

作者及机构信息

1.
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 中国科学院光学系统先进制造技术重点实验室, 长春 130033;

2.
中国科学院大学, 北京 100049

基金项目: 长春光机所创新三期工程项目（批准号：093Y32J090）资助的课题.

Authors and contacts

1.
Key Laboratory of Optical System Advanced Manufacturing Technology, Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics and Physics, Chinese Academy of Sciences, Changchun 130033, China;

2.
University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China

Funds: Project supported by CIOMP the third innovation (Grant No. 093Y32J090).

参考文献

[1]	Tang G M, Miao J G, Dong J M 2012 Chin. Phys. B 21 128401
[2]	Wang X Z, Gao J S, Xu N X, Liu H 2014 Chin. Phys. B 23 047303
[3]	Moallem M, Sarabandi K 2012 IEEE Trans. Terahertz Science Tech. 2 333
[4]	Xu N X, Feng X G, Wang Y S, Chen X, Gao J S 2011 Acta Phys. Sin. 60 114102 (in Chinese)[徐念喜, 冯晓国, 王岩松, 陈新, 高劲松 2011 物理学报 60 114102]
[5]	Sanz-Izquierdo B, Parker E A, Batchelor J C 2011 IEEE Trans. Antennas Propag. 59 2728
[6]	Jia H Y, Feng X G, Sheng C X 2012 Chin. Phys. B 21 054102
[7]	Lin B Q, Qu S B, Tong C M, Zhou H, Zhang H Y, and L W 2013 Chin. Phys. B 22 094103
[8]	Munk B A 2000 Frequency Selective Surface:theory and design (1st Ed.) (New York: Wiley)
[9]	Divrpvla R, Vazquez J, Parini C, Moore D 2006 IEE Proc. Microwaves Antenn. Propag. 153 213
[10]	Shamonin M, Shamonina E, Kalinin V, Solymar L 2004 J. Appl. Phys. 95 3778
[11]	Aznar F, Gil M, Bonache J, Jelinek L, Baena J D, Marques R, Martin F 2008 J. Appl. Phys. 104 114501
[12]	Liu L G Wu W W Mo J J Fu Y Q Yuan N C 2013 Chin. Phys. B 22 047802
[13]	Hokmabadi M P, Wilbert D S, Kung P, Kim S M 2013 Opt. Express 21 16455
[14]	Lee C K, Langley R J 1985 Proc. Inst. Elect. Eng. & mdash, Microwaves, Opt. Antennas 132 395
[15]	Anderson 1975 Bell Syst. Tech. J. 54 1725
[16]	Jiao J, Xu N X, Feng X G, Liang F C, Zhao J L, Gao J S 2013 Acta Phys. Sin. 62 167306 (in Chinese) [焦健, 徐念喜, 冯晓国, 粱凤超, 赵晶丽, 高劲松 2013 物理学报 62 167306]
[17]	Jiao J, Gao J S, Xu N X, Chen X 2013 Acta Phys. Sin. 62 197303 (in Chinese)[焦健, 高劲松, 徐念喜, 陈新 2013 物理学报 62 197303]
[18]	Hu X D, Zhou X L, Wu L S, Zhou L, Yin W Y 2009 IEEE Antennas and Wireless Propag. Lett. 8 1374
[19]	Sanz-Izquierdo B, Paker E A, Robertson J B, Batchelor J C 2009 Electron. Lett. 45 1107

施引文献

[1]	Tang G M, Miao J G, Dong J M 2012 Chin. Phys. B 21 128401
[2]	Wang X Z, Gao J S, Xu N X, Liu H 2014 Chin. Phys. B 23 047303
[3]	Moallem M, Sarabandi K 2012 IEEE Trans. Terahertz Science Tech. 2 333
[4]	Xu N X, Feng X G, Wang Y S, Chen X, Gao J S 2011 Acta Phys. Sin. 60 114102 (in Chinese)[徐念喜, 冯晓国, 王岩松, 陈新, 高劲松 2011 物理学报 60 114102]
[5]	Sanz-Izquierdo B, Parker E A, Batchelor J C 2011 IEEE Trans. Antennas Propag. 59 2728
[6]	Jia H Y, Feng X G, Sheng C X 2012 Chin. Phys. B 21 054102
[7]	Lin B Q, Qu S B, Tong C M, Zhou H, Zhang H Y, and L W 2013 Chin. Phys. B 22 094103
[8]	Munk B A 2000 Frequency Selective Surface:theory and design (1st Ed.) (New York: Wiley)
[9]	Divrpvla R, Vazquez J, Parini C, Moore D 2006 IEE Proc. Microwaves Antenn. Propag. 153 213
[10]	Shamonin M, Shamonina E, Kalinin V, Solymar L 2004 J. Appl. Phys. 95 3778
[11]	Aznar F, Gil M, Bonache J, Jelinek L, Baena J D, Marques R, Martin F 2008 J. Appl. Phys. 104 114501
[12]	Liu L G Wu W W Mo J J Fu Y Q Yuan N C 2013 Chin. Phys. B 22 047802
[13]	Hokmabadi M P, Wilbert D S, Kung P, Kim S M 2013 Opt. Express 21 16455
[14]	Lee C K, Langley R J 1985 Proc. Inst. Elect. Eng. & mdash, Microwaves, Opt. Antennas 132 395
[15]	Anderson 1975 Bell Syst. Tech. J. 54 1725
[16]	Jiao J, Xu N X, Feng X G, Liang F C, Zhao J L, Gao J S 2013 Acta Phys. Sin. 62 167306 (in Chinese) [焦健, 徐念喜, 冯晓国, 粱凤超, 赵晶丽, 高劲松 2013 物理学报 62 167306]
[17]	Jiao J, Gao J S, Xu N X, Chen X 2013 Acta Phys. Sin. 62 197303 (in Chinese)[焦健, 高劲松, 徐念喜, 陈新 2013 物理学报 62 197303]
[18]	Hu X D, Zhou X L, Wu L S, Zhou L, Yin W Y 2009 IEEE Antennas and Wireless Propag. Lett. 8 1374
[19]	Sanz-Izquierdo B, Paker E A, Robertson J B, Batchelor J C 2009 Electron. Lett. 45 1107

[1]	王东俊, 孙子涵, 张袁, 唐莉, 闫丽萍. 抗方阻波动的超宽带轻薄频率选择表面吸波体. 物理学报, 2024, 73(2): 024201. doi: 10.7498/aps.73.20231365
[2]	王成蓉, 唐莉, 周艳萍, 赵翔, 刘长军, 闫丽萍. 透明可开关的超宽带频率选择表面电磁屏蔽研究. 物理学报, 2024, 73(12): 124201. doi: 10.7498/aps.73.20240339
[3]	刘海文, 占昕, 任宝平. 射电天文用太赫兹三通带频率选择表面设计. 物理学报, 2015, 64(17): 174103. doi: 10.7498/aps.64.174103
[4]	张建, 高劲松, 徐念喜, 于淼. 基于混合周期栅网结构的频率选择表面设计研究. 物理学报, 2015, 64(6): 067302. doi: 10.7498/aps.64.067302
[5]	兰峰, 高喜, 亓丽梅. 基于频率选择表面的双层改进型互补结构太赫兹带通滤波器研究. 物理学报, 2014, 63(10): 104209. doi: 10.7498/aps.63.104209
[6]	王岩松, 高劲松, 徐念喜, 汤洋, 陈新. 具有陡降特性的新型混合单元频率选择表面. 物理学报, 2014, 63(7): 078402. doi: 10.7498/aps.63.078402
[7]	袁子东, 高军, 曹祥玉, 杨欢欢, 杨群, 李文强, 商楷. 一种性能稳定的新型频率选择表面及其微带天线应用. 物理学报, 2014, 63(1): 014102. doi: 10.7498/aps.63.014102
[8]	夏步刚, 张德海, 孟进, 赵鑫. 毫米波二阶分形频率选择表面寄生谐振的抑制. 物理学报, 2013, 62(17): 174103. doi: 10.7498/aps.62.174103
[9]	王秀芝, 高劲松, 徐念喜. Ku/Ka波段双通带频率选择表面设计研究. 物理学报, 2013, 62(16): 167307. doi: 10.7498/aps.62.167307
[10]	张建, 高劲松, 徐念喜. 光学透明频率选择表面的设计研究. 物理学报, 2013, 62(14): 147304. doi: 10.7498/aps.62.147304
[11]	王秀芝, 高劲松, 徐念喜. 利用等效电路模型快速分析加载集总元件的微型化频率选择表面. 物理学报, 2013, 62(20): 207301. doi: 10.7498/aps.62.207301
[12]	王秀芝, 高劲松, 徐念喜. 利用集总LC元件实现频率选择表面极化分离的特性. 物理学报, 2013, 62(14): 147307. doi: 10.7498/aps.62.147307
[13]	焦健, 徐念喜, 冯晓国, 梁凤超, 赵晶丽, 高劲松. 基于互补屏的主动频率选择表面设计研究. 物理学报, 2013, 62(16): 167306. doi: 10.7498/aps.62.167306
[14]	陈新, 高劲松, 徐念喜, 王岩松, 冯晓国. 电介质桁架对频率选择表面传输特性的影响. 物理学报, 2012, 61(21): 217307. doi: 10.7498/aps.61.217307
[15]	吴翔, 裴志斌, 屈绍波, 徐卓, 柏鹏, 王甲富, 王新华, 周航. 具有极化选择特性的超材料频率选择表面的设计. 物理学报, 2011, 60(11): 114201. doi: 10.7498/aps.60.114201
[16]	汪剑波, 卢俊. 双屏频率选择表面结构的遗传算法优化. 物理学报, 2011, 60(5): 057304. doi: 10.7498/aps.60.057304
[17]	陈谦, 江建军, 别少伟, 王鹏, 刘鹏, 徐欣欣. 含有源频率选择表面可调复合吸波体. 物理学报, 2011, 60(7): 074202. doi: 10.7498/aps.60.074202
[18]	高劲松, 王珊珊, 冯晓国, 徐念喜, 赵晶丽, 陈红. 二阶Y环频率选择表面的设计研究. 物理学报, 2010, 59(10): 7338-7343. doi: 10.7498/aps.59.7338
[19]	王泽锋, 胡永明, 罗洪, 孟洲, 倪明, 熊水东. 腔壁弹性对水下小型圆柱形亥姆霍兹共振器共振频率的影响. 物理学报, 2009, 58(4): 2507-2512. doi: 10.7498/aps.58.2507
[20]	李小秋, 冯晓国, 高劲松. 光学透明频率选择表面的研究. 物理学报, 2008, 57(5): 3193-3197. doi: 10.7498/aps.57.3193

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