现在大多数系统都是无线的,信号需要被保护、隔离和彼此分离。在这种情况下,频率选择性表面(FSS)代表了一种有吸引力的技术。
[1] F. Costa, A. Monorchio, and G. Manara, “Efficient Analysis of Frequency-Selective Surfaces by a Simple Equivalent-Circuit Model,” IEEE Antennas and Propagation Magazine, vol. 54, no. 4, pp. 35–48, Aug. 2012, doi: 10.1109/MAP.2012.6309153.
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frequency-selective surfaces
十八世纪末,美国物理学家里滕豪斯发现,当通过丝绸手帕观察路灯时,光谱中的某些颜色会被抑制。这可能是第一个“证明”非连续表面可以对不同频率的入射波表现出不同的传输特性。
1919年,G.Marconi和B.Franklin使用了一种由水平导体组成的反射器,并在给定频率下作为连续反射表面运行。
在过去的40年里,人们的注意力集中在频率选择性表面上。早期的工作集中在空间应用中使用频率选择性表面,用于设计抛物面天线中的卡塞格伦子反射器。
如今,频率选择性表面用于天线罩(地面和机载)、电磁屏蔽、频率选择性窗口和波导滤波器。
频率选择性表面用于合成人工阻抗表面和电磁带隙表面(EBG),用于提高各种微波器件的性能,包括天线和电磁吸收器。
FSSs等效电路模型的发展
自20世纪初以来,许多研究人员试图推导出能够充分再现频率选择性表面特性的精确公式。
简而言之,Korontovich提出的平均公式在准静态范围内很好地近似了简单的频率选择性表面元素,如网格或贴片阵列。在重复周期远小于波长的条件下,上述元件分别具有纯电感和电容行为。当频率上升到第一共振时,该模型显然失败了,因为它没有考虑任何共振现象。
后来,其他作者通过包括半经验关系来改进这些模型,这些关系允许对金属网格和网格进行分析,直至第一次共振。一些文章分析了这些技术的准确性。即使在最佳公式中是准确的(考虑到它们是在没有任何计算机辅助软件的情况下获得的),这些公式也只能应用于特定的频率选择性表面形状。
频率选择表面是由大量无源谐振单元组成的单屏或多屏周期性阵列结构,通常由周期性排列的金属贴片单元或在金属屏上周期性排列的孔径单元构成。这种表面可以在单元谐振频率附近呈现全反射(贴片型)或全传输特性(孔径型),因此也被称为“空间滤波器”。