期刊观察--频率选择表面_Marc_电路

期刊观察--频率选择表面

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。

参考文献

[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.

FSSs

As shown below👇

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。

End

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”。

来源：灵境地平线

工具软件--cst中特征模分析工具使用

Characteristic mode analysis（CMA）最初是为解决和分析散射问题提出的。是微波射频工作中的一款强大的工具。对于不熟悉CMA的人来说，对特征模式（CM）的解释以及从特征特征值和特征向量中获得的物理见解是最重要的。目录特征模式理论简介cst中的CMA工具特征模分析和应用As shown below👇CMA理论简介自由空间下入射波照射在孤立的PEC导体上时，会产生感应电流J。感应电流又会产生对应的散射场Es，入射场与散射的叠加形成了最终的总场E，根据PEC表面的边界条件，最终总场在PEC表面的电场切向分量为零。此时引入算子Z(●)将感应电流J与散射场Es联系起来。则有以下形式:上式就是电场积分方程。由于RWG(Rao-Wilton-Glisson)函数的特点，当其作为电流展开的基函数时，在三角形剖分网格的边界上不会有电荷的积累，而且电流也在边界上保持连续性，可以很好模拟电流的真实情形。In是第n个基函数的加权系数。Zmn称之为阻抗矩阵，Vm称之为激励向量。阻抗矩阵Zmm的实部和虚部可以表示为:由于阻抗矩阵Zmn对称矩阵，因此矩阵[R]与矩阵[X]都是实对称的Hermitian矩阵，且矩阵[R]还是半正定矩阵。因此，我们考虑构建如下加权的特征值方程这里vn是特征值，[W]为加权矩阵，[Jn]指特征向量。对于任意采用的对称矩阵[W]，阻抗矩阵[Z]均能实现对角化，担当且仅当[W]=[R]时才能保证模式远场的正交性。因此，当选取[W]=[R]且令vn =1+j入,，上式可化为:上式为广义特征值方程。可以定义几个常见的特征模相关的参数:其中，Vn^i为模式激励系数，MS为模式重要性值(Modal Significant)，相较于特征值无穷范围内的取值，MS有时更容易观察。βn为特征角，相对于其他两个参数(特征值与MS)，特征角还可以反映不同模式之间相位差，在圆极化天线的设计中有颇多的益处。cst中的CMA工具CST（Computer Simulation Technology）中的CMA（Characteristic Mode Analysis，特征模分析）工具是一个强大的电磁仿真分析工具，它用于分析电磁结构在无限大空间中的固有模式，即在没有外加激励源的情况下，结构本身所能支持的电磁模式。这些模式对于理解天线、滤波器、波导等电磁结构的基本电磁特性至关重要。在CST中使用CMA工具进行特征模分析的大致流程如下：建模：首先，在CST中建立待分析的电磁结构模型。设置求解器：选择CMA求解器，并设置相应的求解参数，如频率范围、求解精度等。运行仿真：运行仿真计算，CST将自动计算并输出电磁结构的特征模分析结果。结果分析：分析仿真结果，包括模式谐振频率、模式场分布等，根据分析结果进行优化设计。End 注意事项模型：模型中不能有有损介质。求解器选择：根据具体应用场景选择合适的求解器，以获得最佳的仿真效果。参数设置：合理设置求解参数，以平衡仿真精度和计算时间。来源：灵境地平线