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射电天文用太赫兹三通带频率选择表面设计

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

刘海文, 占昕, 任宝平
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  • 本文设计一种基于单屏改进型开口谐振环(SRR)的太赫兹频率选择表面(FSS). 改进型 SRR 谐振单元由具有开口缝的金属贴片组成, 开口缝的物理尺寸会影响其阶跃特征阻抗特性. 本文通过对改进型 SRR 单元结构建立LC等效电路模型, 提取等效电路模型参数, 并结合传输线理论, 得到 FSS 的基频计算公式和谐波关系式. 相比于传统均匀 SRR, 本文所提出的改进型 SRR 多频带传输的控制更为灵活. 基于此特点, 设计了一款中心频率依次为 0.46 THz, 0.86 THz和 1.03 THz, 可应用于射电天文的三通带太赫兹 FSS. 采用电磁仿真软件对影响该 FSS 传输特性的关键参数、周期间隔、小型化程度以及入射角敏感性等重要指标进行分析研究. 结果表明, 改进型 SRR 三通带 FSS 在三个通带内的反射系数分别为 -37.6 dB, -13 dB和 -19.6 dB, 在0°–60° 范围内均具有稳定的频率响应特性, 且具有小型化程度高、损耗低等特点. 这种三通带 FSS 在太赫兹频段射电天文方面有潜在的应用价值.
      通信作者: 刘海文, liuhaiwen@gmail.com
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: No. 61461020和U1431110)和江西省国际合作基金(批准号: 20133BDH80007和20132BDH80013)资助的课题.
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    Raymond D, Robert C, Vincent F, Harold S G, Neil M 2011 IEEE Trans. Terahertz Sci. Technol. 1 450

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    Carelli P, Chiarello F, Cibella S, Di G A, Leoni R, Ortolani M, Torrioli G 2012 J Infrared Milli Terahz Waves 33 505

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    Yuan C, Xu S L, Yao J Q, Zhao X L, Cao X L, Wu L 2014 Chin. Phys. B 23 018102

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出版历程
  • 收稿日期:  2014-11-22
  • 修回日期:  2015-03-23
  • 刊出日期:  2015-09-05

射电天文用太赫兹三通带频率选择表面设计

  • 1. 华东交通大学信息工程学院, 射频通信与传感器网络江西省重点实验室, 南昌 330013;
  • 2. 中国人民解放军73681部队, 南京 210042
  • 通信作者: 刘海文, liuhaiwen@gmail.com
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: No. 61461020和U1431110)和江西省国际合作基金(批准号: 20133BDH80007和20132BDH80013)资助的课题.

摘要: 本文设计一种基于单屏改进型开口谐振环(SRR)的太赫兹频率选择表面(FSS). 改进型 SRR 谐振单元由具有开口缝的金属贴片组成, 开口缝的物理尺寸会影响其阶跃特征阻抗特性. 本文通过对改进型 SRR 单元结构建立LC等效电路模型, 提取等效电路模型参数, 并结合传输线理论, 得到 FSS 的基频计算公式和谐波关系式. 相比于传统均匀 SRR, 本文所提出的改进型 SRR 多频带传输的控制更为灵活. 基于此特点, 设计了一款中心频率依次为 0.46 THz, 0.86 THz和 1.03 THz, 可应用于射电天文的三通带太赫兹 FSS. 采用电磁仿真软件对影响该 FSS 传输特性的关键参数、周期间隔、小型化程度以及入射角敏感性等重要指标进行分析研究. 结果表明, 改进型 SRR 三通带 FSS 在三个通带内的反射系数分别为 -37.6 dB, -13 dB和 -19.6 dB, 在0°–60° 范围内均具有稳定的频率响应特性, 且具有小型化程度高、损耗低等特点. 这种三通带 FSS 在太赫兹频段射电天文方面有潜在的应用价值.

English Abstract

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