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毫米波二阶分形频率选择表面寄生谐振的抑制

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

夏步刚, 张德海, 孟进, 赵鑫
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  • 二阶分形频率选择表面具有良好的双频特性, 是实现准光学选频网络小型化的理想选择. 但是由于其自相似迭代结构的复杂性, 导致其长期受到寄生谐振的影响, 为了提高二阶分形结构在工程应用中的可靠性, 本文建立了二阶方环分形周期单元的等效电路并分析了寄生谐振产生时的场分布情况, 研究了寄生谐振的形成机理; 进而通过单元间去耦合操作, 并引入基于离散粒子群算法的多参数优化过程, 克服了这一问题. 仿真和实验结果表明: 在保证双频工作特性、对于入射角和极化稳定的前提下, 通过去耦合和粒子群算法实现的频率选择表面实测对寄生谐振的抑制可达13dB, 且避免了新的寄生谐振的产生. 关于寄生谐振抑制的研究, 为增强二阶分形阵列结构的可靠性提供了新的思路.
    • 基金项目: 国家高技术研究发展计划(批准号: 2007AA120701)资助的课题.
    [1]

    Munk B A 2000 Frequency selective surfaces: theory and design (New York: Wiley) pp51-54

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    Dickie R, Cahill R, Mitchell N, Gamble H, Fusco V, Munro Y, Rea S 2010 Electronics Letters 46 472

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    Chen C C 1970 IEEE Trans. Microwave Theory Tech. 18 627

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    Cui G B, Miao J G, Zhang Y F 2012 Acta Phys. Sin. 61 224102 (in Chinese) [崔广斌, 苗俊刚, 张勇芳 2012 物理学报 61 224102]

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    Singh R, Al-Naib I A, Yang Y, Roy Chowdhury D, Cao W, Rockstuhl C, Zhang W 2011 Applied Physics Letters 99 201107

    [6]

    Wu X, Pei Z B, Qu S B, Xu Z, Zhang J Q, Ma H 2011 J. Infrared Millim. Waves 30 469 (in Chinese) [吴翔, 裴志斌, 屈绍波, 徐卓, 张介秋, 马华 2011 红外与毫米波学报 30 469]

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    Gao J S, Wang S S, Feng X G, Xu N X, Zhao J L, Chen H 2010 Acta Phys. Sin. 59 7338 (in Chinese) [高劲松, 王珊珊, 冯晓国, 徐念喜, 赵晶丽, 陈红 2010 物理学报 59 7338]

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    Hosseini M, Pirhadi A, Hakkak M 2006 Progress In Electromagnetics Research 64 43

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    Luo G Q, Hong W, Tang H J, Chen J X, Yin X X, Kuai Z Q, Wu K 2007 IEEE Trans. on Anten. and Propag. 55 92

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    Campos A, De Oliveira E E C, Silva P H F 2009 Microwave and Optical Technology Letters 51 1983

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    Romeu J, Rahmat-Samii Y 2000 IEEE Trans. on Anten. and Propag. 48 1097

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    Gianvittorio J P, Romeu J, Blanch S, Rahmat-Samii Y 2003 IEEE Trans. on Anten. and Propag. 51 3088

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    Wang S S, Gao J S, Feng X G, Zhao J L 2011 Optics and Preci-sion Engineering 19 959 (in Chinese) [王珊珊, 高劲松, 冯晓国, 赵晶丽 2011 光学精密工程 19 959]

    [14]

    Xu R R 2009 Ph.D. Dissertation (Nanjing: Nanjing University of Science and Technology) (in Chinese) [许戎戎 2009 博士学位论文 (南京: 南京理工大学)]

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    Langley R J, Parker E A 1983 Electronics Letters 19 675

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    Lee C K, Langley R J 1985 IEE Proc. H 132 395

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    Shi L F, Zong Z Y, Xu R R, Wu W 2010 Acta electronica sinica 38 1362 (in Chinese) [施凌飞, 宗志园, 许戎戎, 吴文 2010 电子学报 38 1362]

    [18]

    Kennedy J, Eberhart R 1995 Proceedings of IEEE International Conference on Neural Networks November 1995 p1942

    [19]

    Genovesi S, Mittra R, Monorchio A, Manara G 2006 IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters 5 277

  • [1]

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  • [1] 徐念喜, 高劲松, 冯晓国. 基于离散粒子群算法的频率选择表面优化设计研究. 物理学报, 2014, 63(13): 138401. doi: 10.7498/aps.63.138401
    [2] 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
    [3] 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
    [4] 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
    [5] 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
    [6] 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
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    [8] 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
    [9] 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
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    [11] 焦健, 高劲松, 徐念喜, 冯晓国, 胡海翔. 基于传递函数的频率选择表面集总参数研究. 物理学报, 2014, 63(13): 137301. doi: 10.7498/aps.63.137301
    [12] 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
    [13] 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
    [14] 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
    [15] 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
    [16] 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
    [17] 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
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    [19] 周航, 屈绍波, 彭卫东, 王甲富, 马华, 张东伟, 张介秋, 柏鹏, 徐卓. 一种加载电阻膜吸波材料的新型频率选择表面. 物理学报, 2012, 61(10): 104201. doi: 10.7498/aps.61.104201
    [20] 徐永顺, 别少伟, 江建军, 徐海兵, 万东, 周杰. 含螺旋单元频率选择表面的宽频带强吸收复合吸波体. 物理学报, 2014, 63(20): 205202. doi: 10.7498/aps.63.205202
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  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2013-04-24
  • 修回日期:  2013-05-30
  • 刊出日期:  2013-09-05

毫米波二阶分形频率选择表面寄生谐振的抑制

  • 1. 中国科学院空间科学与应用研究中心, 中国科学院微波遥感技术重点实验室, 北京 100190;
  • 2. 中国科学院大学, 北京 100049
    基金项目: 

    国家高技术研究发展计划(批准号: 2007AA120701)资助的课题.

摘要: 二阶分形频率选择表面具有良好的双频特性, 是实现准光学选频网络小型化的理想选择. 但是由于其自相似迭代结构的复杂性, 导致其长期受到寄生谐振的影响, 为了提高二阶分形结构在工程应用中的可靠性, 本文建立了二阶方环分形周期单元的等效电路并分析了寄生谐振产生时的场分布情况, 研究了寄生谐振的形成机理; 进而通过单元间去耦合操作, 并引入基于离散粒子群算法的多参数优化过程, 克服了这一问题. 仿真和实验结果表明: 在保证双频工作特性、对于入射角和极化稳定的前提下, 通过去耦合和粒子群算法实现的频率选择表面实测对寄生谐振的抑制可达13dB, 且避免了新的寄生谐振的产生. 关于寄生谐振抑制的研究, 为增强二阶分形阵列结构的可靠性提供了新的思路.

English Abstract

参考文献 (19)

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