本发明专利技术公开了一种双频带频率选择表面等效电路参数的提取方法，主要解决现有技术依赖经验公式提取等效电路参数的局限性问题。其实现步骤是：1.将频率选择表面的散射矩阵转换为传输矩阵；2.通过传输矩阵得到等效电路的导纳矩阵和阻抗矩阵；3.用等效电路中的集总元件表示导纳矩阵和阻抗矩阵；4.采用曲线拟合的优化算法，提取出等效电路中的参数。本发明专利技术能够对任何的双频带频率选择表面的等效电路参数进行提取，并提高了双频带频率选择表面等效电路参数的精确性，可用于快速准确地分析双频带频率选择表面的特性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于超材料
，特别涉及一种提取双频带频率选择表面等效电路参 数的方法，可用于快速分析频率选择表面的特性。
技术介绍
频率选择表面FSS是由相同的贴片或孔径单元按二维周期性排列构成的无限大 平面结构，它对具有不同工作频率、极化状态和入射角度的电磁波具有频率选择特性，因此 在电磁领域得到广泛应用，尤其在电磁隐身、电磁兼容、通信、电子对抗等领域具有广泛的 应用前景。 不同的频率选择表面主要区别在于构成单元分为贴片型和孔径型两种结构，其本 身不吸收能量，但是却能够有效的控制入射电磁波的传输和反射，即在单元谐振频率附近 呈现全反射或者全传输特性。由于飞行器、航海舰艇等会产生具有散射性质的电磁波，而基 于频率选择表面研制的天线罩或者吸波材料可以实现带内、带外雷达截面RCS的减缩。 等效电路法是分析频率选择表面特性的一种方法，而提取等效电路的参数成为该 方法的关键。通常采用经验公式提取等效电路的参数，但这种方法具有局限性：第一该方法 只能对特定的结构进行提取，第二该方法只适用于一定的频带范围，在宽频带内不能够准 确提取。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种双频带频率选择表面等效电路参数的提取方法，以解 决现有方法提取等效电路参数的局限性，实现在较宽频带内对等效电路参数进行快速准确 的提取。本专利技术的技术思路是：利用频率选择表面散射矩阵S(co)，转换成传输矩阵 A(co)，再求得导纳矩阵Y(co)和阻抗矩阵Z(co)，然后通过曲线拟合的优化算法提取出频 率选择表面的等效电路的参数，使得提取出的等效电路散射矩阵S(co)响应与频率选择表 面本身的散射矩阵S (co)相吻合，而且对于任意的双频带频率选择表面结构均适用。 根据上述思路，本专利技术给出如下两种双频带频率选择表面的技术方案： 技术方案一： 一种双频带带通型频率选择表面等效电路参数的提取方法，包括如下步骤：的反射系数，S12 (CO)表示第2端口到第1端口的传输系数，S21 (CO)表示第1端口到第2端 口的传输系数，S22 (?)表示第2端口的反射系数；A11 (?)表示双频带带通型频率选择表面 的转移电压比，A12(O)表示转移阻抗，A21(O)表示转移导纳，A 22(O)表示转移电流比，〇 表示频率选择表面的工作角频率； (2)利用双频带带通型频率选择表面传输矩阵A(co)，得出等效电路的导纳矩阵 Y(co)和阻抗矩阵Z(co): 对于非对称结构的频率选择表面：其非对称等效电路的导纳矩阵Y(co)= A21(O)，阻抗矩阵 Z(O) =A12(O); 对于对称结构的频率选择表面：其T型等效电路的导纳矩阵Y(co) =A21(Co), (3)根据双频带带通型等效电路图，用等效电路中各集总元件 L1, C1, L2, C2, L3, C3, L4, C4表示双频带带通型等效电路的导纳矩阵Yl (?)和阻抗矩阵 Zl(O): 其中，L1为等效电路中第一个电感，Ci为等效电路中第一个电容，L2为等效电路中 第二个电感，C2为等效电路中第二个电容，L 3为等效电路中第三个电感，C 3为等效电路中第 三个电容，L4为等效电路中第四个电感，C4为等效电路中第四个电容，Im表示虚部； (4)利用步骤⑶中得到的等效电路的导纳矩阵Yl(CO)和阻抗矩阵Zl(CO)去逼 近步骤⑵中得到的等效电路的导纳矩阵Y(?)和阻抗矩阵Z(?)，采用曲线拟合的优化方 法，求得等效电路中集总元件L 1, C1, L2, C2, L3, C3, L4, C4的值。 技术方案二： 一种双频带带阻型频率选择表面等效电路参数的提取方法，包括如下步骤：第1端口的反射系数，S12' (CO')表示第2端口到第1端口的传输系数，S21' (CO')表 示第1端口到第2端口的传输系数，S22' (?')表示第2端口的反射系数；A11' (?') 表示双频带带阻型频率选择表面的转移电压比，A12' (?')表示转移阻抗，A21' (?') 表示转移导纳，A22' (co ')表示的转移电流比，表示频率选择表面的工作角频率； 2)利用双频带带阻型频率选择表面传输矩阵A' (co')，得出等效电路的导纳矩 阵Y' (?')和阻抗矩阵Z' (?'): 对于非对称结构的频率选择表面：其非对称等效电路的导纳矩阵Y' (co')= A21' (?')，阻抗矩阵Z' (?' ) =A12' (?'); 对于对称结构的频率选择表面：其T型等效电路的导纳矩阵Y' (? ') 3)根据双频带带阻型等效电路图，用等效电路中各集总元 L 1' ,C1'，L2'，C2'，L3'，C3'，L 4'，C4'表示双频带带阻型等效电路的导纳矩阵 Yl' (W )和阻抗矩阵ZP (W ): 其中，L/为等效电路中第一个电感，C1'为等效电路中第一个电容，L 2'为等效 电路中第二个电感，（V为等效电路中第二个电容，IV为等效电路中第三个电感，（V为 等效电路中第三个电容，L 4'为等效电路中第四个电感，C4'为等效电路中第四个电容，Im 表示虚部； 4)利用步骤3)中得到的等效电路的导纳矩阵Yl ' (co ')和阻抗矩 阵Zl' (?')去逼近步骤2)中得到的等效电路的导纳矩阵Y' (?')和 阻抗矩阵Z' (co')，采用曲线拟合的优化方法，求得等效电路中集总元件 V，(V，V，(V，V，(V，V，(V 的值。 本专利技术与现有技术相比具有如下优点： 1.本专利技术通过对频率选择表面的散射矩阵S(CO)进行处理，可使任意双频带带通 或带阻的频率选择表面均能提取其等效电路参数，与现有依赖经验公式分析频率选择表面 方法相比，解决了其应用的局限性。 2.本专利技术结合曲线拟合的优化算法提取出双频频率选择表面的等效电路参数，可 以在OGHz到20GHz以上的频带上准确反映频率选择表面的特性。 下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。【附图说明】图1是本专利技术提取频率选择表面等效电路参数的实现流程图； 图2是双频带带通型频率选择表面的JT型等效电路图； 图3是双频带带通型频率选择表面的T型等效电路图； 图4是双频带带通型频率选择表面的非对称型等效电路图； 图5是双频带带通型频率选择表面的多层结构图； 图6是双频带带阻型频率选择表面的JT等效电路图； 图7是双频带带阻型频率选择表面的T等效电路图； 图8是双频带带阻型频率选择表面的非对称等效电路图； 图9是双频带带阻型频率选择表面的多层结构图；图10是双频带带通型频率选择表面输入端口到输出端口的传输系数的幅度与其 等效电路的输入端口到输出端口的传输系数的幅度对比图；图11是双频带带通型频率选择表面输入端口到输出端口的传输系数的相位与其 等效电路的输入端口到输出端口的传输系数的相位对比图。图12是双频带带阻型频率选择表面输入端口到输出端口的传输系数的幅度与其 等效电路的输入端口到输出端口的传输系数的幅度对比图；图13是双频带带阻型频率选择表面输入端口到输出端口的传输系数的相位与其 等效电路的输入端口到输出端口的传输系数的相位对比图。【具体实施方式】 本专利技术给出提取双频带当前第1页1 2 3 4 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种双频带带通型频率选择表面等效电路参数的提取方法，包括如下步骤：(1)将双频带带通型频率选择表面的散射矩阵S(ω)=S11(ω)S12(ω)S21(ω)S22(ω)]]>转换为传输矩阵A(ω)=A11(ω)A12(ω)A21(ω)A22(ω),]]>其中，S11(ω)表示双频带带通型频率选择表面第1端口的反射系数，S12(ω)表示第2端口到第1端口的传输系数，S21(ω)表示第1端口到第2端口的传输系数，S22(ω)表示第2端口的反射系数；A11(ω)表示双频带带通型频率选择表面的转移电压比，A12(ω)表示转移阻抗，A21(ω)表示转移导纳，A22(ω)表示转移电流比，ω表示频率选择表面的工作角频率；(2)利用双频带带通型频率选择表面传输矩阵A(ω)，得出等效电路的导纳矩阵Y(ω)和阻抗矩阵Z(ω)：对于非对称结构的频率选择表面：其非对称等效电路的导纳矩阵Y(ω)＝A21(ω)，阻抗矩阵Z(ω)＝A12(ω)；对于对称结构的频率选择表面：其T型等效电路的导纳矩阵Y(ω)＝A21(ω)，阻抗矩阵Z(ω)=2(A11(ω)-1)Y(ω);]]>π型等效电路的导纳矩阵Y(ω)=2(A22(ω)-1)Z(ω),]]>阻抗矩阵Z(ω)＝A12(ω)；(3)根据双频带带通型等效电路图，用等效电路中各集总元件L1,C1,L2,C2,L3,C3,L4,C4表示双频带带通型等效电路的导纳矩阵Y1(ω)和阻抗矩阵Z1(ω)：Im[Y1(ω)]=ωC3-1ωL3+1(1/ωC4)-ωL4,]]>Im[Z1(ω)]=ωL1-1ωC1+1(1/ωL2)-ωC2,]]>其中，L1为等效电路中第一个电感，C1为等效电路中第一个电容，L2为等效电路中第二个电感，C2为等效电路中第二个电容，L3为等效电路中第三个电感，C3为等效电路中第三个电容，L4为等效电路中第四个电感，C4为等效电路中第四个电容，Im表示虚部；(4)利用步骤(3)中得到的等效电路的导纳矩阵Y1(ω)和阻抗矩阵Z1(ω)去逼近步骤(2)中得到的等效电路的导纳矩阵Y(ω)和阻抗矩阵Z(ω)，采用曲线拟合的优化方法，求得等效电路中集总元件L1,C1,L2,C2,L3,C3,L4,C4的值。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李龙，马芳，寇娜，刘海霞，史琰，翟会清，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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