[发明专利]单层带通型频率选择结构的透射率上限预测方法及系统

说明书

本发明公开了一种单层带通型频率选择结构的透射率上限预测方法及系统。本发明基于精确求解平面周期结构电磁散射问题的理论方法，推导了单层带通型频率选择结构透射率上限计算方法；根据有限大频率选择结构的设计特点可知，有限大频率选择结构的电性能通常由平面无限大频率选择结构继承而来，因此采用本发明方法或系统预测得到的透射率上限可用于工程上快速估算单层带通型频率选择结构可能达到的透射率，用于指导单层带通型频率选择结构的设计优化方向或者避免差的介质加载方式设计，提高单层带通型频率选择结构的设计和优化效率。

技术领域

本发明涉及通讯和电磁滤波技术领域，特别是涉及一种单层带通型频率选择结构的透射率上限预测方法及系统。

背景技术

频率选择表面(Frequency Selective Surface，FSS)广泛应用于各种频段的电磁滤波器。在诸如雷达罩等带通型FSS元件的设计过程中，带内透射率是一个重要的设计指标。设计时通常要求带内透射率越高越好，而带外透射率则越低越好，且偏离中心频带时透射率能迅速降低。

通常情况下，频率选择结构的设计重点是阵列单元的形式。而介质则是除单元形状以外影响FSS结构电性能的最重要因素，有时甚至先确定介质加载形式、再进行阵列单元设计，有时二者同步进行、但互相制约。因此如果给定介质加载情形下单层FSS结构的透射率存在并能快速预测，则能快速进行介质加载方式的设计，同时避免一些无效的优化工作，对带通型FSS元件的设计具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种单层带通型频率选择结构的透射率上限预测方法及系统，以解决给定电磁波照射方式和介质加载形式下单层FSS结构可能达到的透射率上限的快速预测问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种单层带通型频率选择结构的透射率上限预测方法，所述方法包括：

获取单层带通型频率选择结构的入射平面电磁波照射参数；所述入射平面电磁波照射参数包括入射频率f和入射方向矢量

根据所述入射平面电磁波照射参数确定所述单层带通型频率选择结构中的波矢法向分量和模导纳；

根据所述波矢法向分量和所述模导纳确定所述单层带通型频率选择结构的透射率上限。

可选的，所述根据所述入射平面电磁波照射参数确定所述单层带通型频率选择结构中的波矢法向分量和模导纳，具体包括：

根据所述入射频率f，采用公式ω＝2πf确定入射电磁波角频率ω；

将所述单层带通型频率选择结构的厚度方向作为坐标z轴建立坐标系，根据所述入射方向矢量及所述入射电磁波角频率ω，采用公式确定入射电磁波真空波矢量其中ε为真空介电常数，μ为真空磁导率；

根据所述入射频率f，采用公式确定所述单层带通型频率选择结构中第i层介质中的电磁波传播常数k(ⁱ)；其中ε⁽ⁱ⁾为所述单层带通型频率选择结构中第i层介质的介电常数；μ⁽ⁱ⁾为所述单层带通型频率选择结构中第i层介质的磁导率；

根据所述入射电磁波真空波矢量采用公式确定真空中波矢切向分量表示z轴的方向矢量；

根据所述第i层介质中的电磁波传播常数k⁽ⁱ⁾及所述真空中波矢切向分量确定所述单层带通型频率选择结构中的波矢法向分量；

根据所述波矢法向分量确定所述单层带通型频率选择结构中的模导纳。

可选的，所述根据所述第i层介质中的电磁波传播常数k⁽ⁱ⁾及所述真空中波矢切向分量确定所述单层带通型频率选择结构中的波矢法向分量，具体包括：