Частотно-селективна поверхня з елементами складної топології
Анотація
Актуальність. Розв’язання специфічних задач в сучасній техніці НВЧ і КВЧ діапазонів таких як реалізація зниження радіолокаційної помітності об'єктів, просторових частотно-селективних фільтрів, рефлекторів вимагає розробки і створення особливого класу електродинамічних структур – частотно-селективних поверхонь. Завдяки унікальності їх електродинамічних характеристик вдається вирішити досить технічно складні завдання - режекції збуджуваних поверхневих хвиль, створення «заборонених» зон в амплітудно-частотних характеристиках.
Мета роботи. Чисельне моделювання та експериментальне дослідження електродинамічних характеристик площинних частотно-селективних поверхонь з щілинними елементами складної топології. Оцінка впливу геометричних параметрів щілинної неоднорідності і матеріальних констант діелектричної підкладки на коефіцієнти відбиття і проходження частотно-селективної поверхні.
Матеріали та методи. В роботі представлені результати чисельного моделювання електродинамічних характеристик комірки нескінченної 2D частотно-селективної поверхні з топологією структурного елементу -образного вигляду і експериментальних досліджень параметрів прототипу. Моделювання виконано в рамках методу скінченних елементів (МСЕ) з використанням програмного продукту ANSOFT HFSS / ANSYS. Вимірювання характеристик виконані у вільному просторі методом прямого виміру величин загасання.
Результати. В ході численних експериментів встановлено, що в структурі можливе виникнення двох видів резонансів, пов'язаних як із співвідношенням геометричних розмірів структурного елементу, так і з наявністю двостороннього екранування. Досліджено вплив товщини діелектричної підкладки і значень діелектричної проникності на коефіцієнти відбиття і проходження. Встановлено частотні залежності величини загасання при зміні просторової орієнтації структури щодо фронту падаючої хвилі. Експериментально встановлено залежність величини радіопрозорості двошарової частотно-селективної поверхні від кута обертання структури навколо заданої осі.
Висновки. Представлені результати чисельного моделювання електродинамічних характеристик комірки нескінченної 2D частотно-селективної поверхні з топологією структурного елементу -образного вигляду й експериментальні дослідження показали можливість просторової частотної селекції. Сукупність отриманих результатів дозволяє прогнозувати створення досить технологічних і високоефективних частотно-селективних поверхонь в мікрохвильовому діапазоні.
Завантаження
Посилання
2. Ghosh S. Broadband polarization-insensitive tunable frequency selective surface for wideband shielding. IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility. 2018; 60(1): 166–172. http://dx.doi.org/10.1109/TEMC.2017.2706359
3. Munk B.Frequency selective surfaces. Theory and design. NY, USA: John Wiley & Sons Inc .; 2000; 410.
4. Narayan S, Sangeetha B, Jha R. Frequency selective surfaces based high performance microstrip antenna. London: Springer Singapore Heidelberg New York Dordrecht; 2016; 45. https://doi.org/10.1007/978-981-287-775-8_1
5. Li H, Cao Q, Wang Y. A Novel 2-B Multifunctional Active Frequency Selective Surface for LTE-2.1 GHz. IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2017; 65(6): 3084– 3092. https://doi.org/10.1109/TAP.2017.2688927
6. Heppenheimer T. A. Stealth: First glimpses of the invisible aircraft now under construction. Popular Science. 1986. Vol. 229 (3): 74-79, 115-116.
7. Ma Y, Wu W, Yuan Y, Zhang X, Yuan N. A wideband FSS based on vias for communication systems. IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters. 2018: 17(12): 2517–2520. https://doi.org/10.1109/LAWP.2018.2880219
8. Adlina M, Maisarah A. Performances of Flexibel Antenna with Ultra-Thin AMC and AMC with Multi-Layer FSS. International Conference on Engineering, Applied Sciences, and Technology (ICEAST). 2018: 1–4. https://doi.org/DOI:10.1109/ICEAST.2018.8434453
9. Rahmati B, Hassani H. Multi-Band Metallic Frequency Selective Surface with Wide Range of Band Ratio. IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2015: 63(8); 3747–3753. https://doi.org/DOI:10.1109/TAP.2015.2438340
10. Wei Xing-Chang, Shu Yu-Fei, Zhang Jian-Bo, Wang Dong. Applications of high impedance surfaces for surface wave elimination. URSI Asia-Pacific Radio Science Conference (URSI AP-RASC), 2016: 16408579. https://doi.org/10.1109/URSIAP-RASC.2016.7601333
11. Azad Mohammed Z., Ali Mohammod. Novel Wideband Directional Dipole Antenna on a Mushroom Like EBG Structure. IEEE Transaction on Antennas and Propagation, 2008; 56(5): 1242-1250. https://doi.org/10.1109/TAP.2008.922673
12. Ansoft HFSS /ANSYS Academic Research HF (5 tasks): 1 task(s) Permanent with TECS expiring 01-May-2020 Customer # 1076710.
13. Brillouin L. Wave Propagation in Periodic Structures, Electric Filters and Crystal Lattices. New York and London, 1946, p. 247
14. Mayboroda D.V., Pogarsky S.A. Simulation of Paramaters of Frequency Selective Surface in Microwave Band. XI International Scientific Conference “Functional Basis of Nanoelectronics”, Odesa, Ukraine, 2020: 99-101.
