PE5.3.1设计背景频率选择表面（FrequencySelectiveSurface,FSS）是一种二维周期性结构，可以有效地控制电磁波的反射与传输。目前FSS的应用十分广泛，可用于反射面天线的负反射器以实现频率复用，提高天线的利用率；也可以用于波极化器、分波数仪和激光器的“腔体镜”以提高激光器的泵浦功率；还可以用于隐身技术，应用设计的雷达天线罩能够有效地降低雷达系统的雷达散射界面。5.3.2设计原理FSS是一种而为周期排列的阵列结构，本身不能吸收能量，但是却能起到滤波的作用。通常有两种形式，以后总是贴片型，是在介质衬底层上周期性地印上规则的导体贴片单元组成金属阵列；另一种是孔径型，是在很大的金属屏上周期性开孔的周期孔径结构。这两种结构都可以实现对电磁场的频率选择作用和极化选择作用，对于谐振情况下的入射电磁波，这两种阵列分别表现出全反射（单元为导体贴片）、全透射（单元为缝隙、孔径），它们也被分别称为带阻型FSS和带通型FSS。频率选择表面的频率选择特性主要取决于写真单元的形式、单元的排布方式以及周围戒指的电性能。FSS的基本结构如图5-3-1所示，上下层为介质层，中间层为金属层，金属层也可以位于介质层的上下面上。1.基本的偶极子或缝隙形式的频率选择表面FSS的两类基本形式是导线阵列和缝隙阵列，如图5-3-2所示。介质基频率选择表面图5-3-1FSS的基本结入射（a）（b）图5-3-2基本的频率选择表面如图5-3-2（a）所示的谐振偶极子的阵列作为带阻滤波器，不能通行偶极子谐振频率的波，但可以通行高于和低于谐振频率的波。与之互补的在理想导电片上的缝隙阵列，如图5-3-2（b）所示，用作带通滤波器，可通行等于缝隙谐振频率的波，但拒绝较高和较低频率的波。两种情况的传输系数图如图5-3-3所示。图5-3-3两种形式的传输系数2.其他形式的频率选择表面单元形状t各种各样的FSS单元形状都是从最基本的直偶极子单元开始的。现在讲偶极子单元分成四类分别为：（1）“中心连接”或“N-极子”单元。如偶极子、三极子和耶路撒冷十字等。（2）环形单元。如圆环，矩形环和六角环形等。环单元是制造高质量的斜入射FSS的首选形式。（3）不同形状的贴片。（4）上述图形的组合。图5-3-4给出了四种常用谐振单元，其中图（a）、（c）属于孔径型，图（b）、（d）属于贴片型。图5-3-4FSS常用谐振单元规则的FSS单元图形有利于电磁模型的建立，如圆形、矩形单元等。但是有一些图形不能归结为上述的类型，并且往往这些复杂的图形能够提供更好的性能，比如随入射角的变化，可以得到稳定的频率响应，宽带宽和小的带间隔等。一些不规则的图形单元也可以在多频段上工作。这就需要设计者按照工程需求选择所需要的FSS单元形状。必须强调的是，无论贴片型还是孔径型FSS，在实际应用中需要有衬底支撑，介质衬底的性质对FSS特性有很大的影响，单层及多层介质衬底可以改善FSS的特性，因此在实际设计中必须考虑介质效应。5.3.3HFSS软件的仿真实现本例利用HFSS软件设计一个带阻型频率选择表面，FSS的单元结构示意图如图5-3-1所示，仿真模型图如图5-3-5所示，频率选择表面的基本单元位于整个模型的最中间，一个厚度为介质板六倍的空气腔包住基本单元，并设有两组主从边界。选择介电常量£「=2.2的介质作为介质基板，厚度h=10.16mm，边长a=4mm。频率选择表面单元为环形，外半径R*=3.7471mm,内半径outRin=3.1471mm。通过调整FSS单元贴片的内半径和介质基板的边长，使FSS的谐振频率在10GHz。本例中先介绍了如何在HFSS中实现对FSS的建模，然后对贴片单元尺寸进行优化使其得到要求的谐振频率，最后生成S参数和传输系数的仿真结果。图5-3-5FSS仿真模型图1.创建工程(1)运行HFSS软件后，自动创建一个新工程。在工程列表中自动加入一个新项目，默认名为HFSSDesign1。同时，在工程管理区的右侧出现3D模型窗口。在工程树中选择HFSSDesign1,点击右键，选择Rename选项，将设计命名为FSS。(2)由主菜单选择FileTSaveas,保存在目标文件夹内，命名为FSS。2.设置求解类型有主菜单选HFSSTSolutionType，在弹出的对话框窗口选择DrivenModal项，如图5-3-6所示。3.设置单位有主菜单选择ModelerTUnits,在SetModelUnits对话...
