引言

频率选择表面（Frequency Selective Surface，FSS）是一种具有空间滤波特性的二维周期阵列结构。因其具有频率选择滤波特性，被广泛应用于多频副反射面天线、电磁屏蔽防护、电磁吸波器、波束扫描天线、隐身天线罩等多个领域[1-3]。特别是在隐身天线RCS缩减设计中，FSS已成为近些年国内外持续的研究热点。如在天线罩中采用FSS技术，可保证天线工作带内电磁波正常辐射，而带外雷达波则类似金属罩全反射，从而改善天线的隐身性能。

随着无线通信技术的发展，FSS已引起国内外研究学者的广泛关注和重点研究。据公开文献报道，小型化、低剖面、多频/宽带、吸/收一体和智能化等是FSS研究的重要方向[4]。特别是智能化FSS成为近些年的研究热点。智能化FSS通过在金属图案上加入微波可调器件（如微波开关、变容二极管、液晶材料等），可实现FSS电磁特性的实时可重构。智能化FSS也称为有源可调FSS，在天线主动隐身、波束可扫描天线中具有重要应用。

FSS频率响应特性是影响其实际应用效果的关键因素。理想的FSS频率响应曲线应具有工作带内高透波和带外陡峭截止特性；此外，还需具有低剖面和曲面共形等结构要求。因此，具有带内高透波、带外陡峭截止的低剖面高性能FSS迅速成为研究热点[5-6]。

为获得带内平坦透波和带外陡峭截止特性，传统方法是将N个间隔λ0/4（λ0为中心频率对应波长）的二维FSS进行级联，从而实现高阶（N阶）陡峭的频率选择特性[7]。但由于λ0/4间隔层的存在，导致其剖面高度及重量增加，给实际应用带来限制。近年来，通过三维FSS实现陡峭频率选择特性引起了广泛关注[8-10]。其主要原理是通过在腔体中引入多重耦合谐振，从而在特定频率产生多个传输零点来获得陡峭的频率响应曲线。Mittra等人通过在波导中加入中心导电相连的两交叉阵子型FSS，在相对带宽达到73.4%基础上，实现了具有椭圆滤波响应的陡峭带通型频率选择特性[10]。Luo等人通过在多层级联SIW腔体结构上设计多层缝隙型FSS图案，实现了X波段具有陡降特性的带通型FSS[11]。然而，上述FSS均基于波导结构来实现，存在结构加工复杂的问题。此外，三维FSS还存在因单元尺寸过大而出现散射栅瓣以及角度稳定性等问题。2010年，Al-Joumayly和Behdad等人提出了一种基于非谐振单元的小型化和低剖面带通型FSS结构[12-14]。其研究结果表明：其FSS单元尺寸可减小至0.1λ0~0.15λ0，同时其剖面可降低至（Ν-1）λ0/30（N为滤波阶数），相比传统多层级联FSS（（Ν-1）λ/4）得到了极大改善，为小型化、低剖面和陡峭截止特性的带通型FSS提供了设计思路。

针对具有陡峭截止性能低剖面频选天线罩应用需求，本文采用非谐振型FSS单元设计了一种K波段三阶带通滤波的曲面多层FSS天线罩。本文从理论分析、电路原理图设计和仿真分析等方面，给出了该FSS天线罩的详细设计过程。为了验证设计的准确性，开展了该K波段曲面FSS天线罩实物样件加工和性能测试，验证了设计方法的可行性和有效性，为具有陡峭截止的低剖面曲面FSS天线罩提供了技术途径。

本文详细内容请下载：

https://www.chinaaet.com/resource/share/2000006399

作者信息：

王义富，蒋坤，何林涛，陈玄，陈毅乔

（中国西南电子技术研究所，四川 成都 610036）