第一组的中心连接型FSS单元在谐振时，端到端的距离约为λ/2。相比之下第二组的环形FSS其环的平均周长相当于一个谐振波长，因此环形单元的尺寸要小一点，并且通常情况下为了获得较稳定的传输特性尺寸越小越好，环形也是目前最多使用的一种结构。第三组的实心型或平面型FSS单元尺寸约为λ/2，与第一组相类似都是单元间距相对较大，导致传输性能会随着入射角度以及极化方式的变化产生较大的影响，所以一般不会使用。第四组的组合型FSS其种类是多种多样的，可有任意普通的单元组合而成。

2。2  FSS的滤波原理

    要想实现滤波功能除了我们常见的通过电容、电感组成的LC谐振电路外，还可以借助传输线理论波谐振结构，本次设计的频率选择表面就属于传输线理论的波谐振结构。接下来将从微观角度解释FSS的滤波原理【30】。文献综述

图2。3  FSS滤波原理

2。2。1贴片型FSS滤波原理

贴片类型FSS就是在基底上周期性地排布金属单元。结构图如下所示：

图2。4  贴片型FSS的等效电路

当入射波入射到贴片型频率选择表面上，且其电场的方向与金属贴片一致，由于电场力的作用贴片里的电子会发生振荡。由热力学第一定律可知，入射波的这些电磁能被电子吸收转换成其自身的动能，并且剩下的电磁能会透过FSS得以传输出去。当某一频率的入射波其电磁能都被电子吸收转换成动能，这时候的振荡电子作为一个电偶极子就会自发辐射出散射场，该散射场的方向与其振荡方向垂直，并在电子所处平面的左半区域形成反射波；而在右半区域内与入射波发生干涉，当干涉完全相消时，就无透射波；我们称该状况为谐振现象，此入射波的频率就等于这个FSS单元的谐振频率。非谐振频率的电磁波入射到FSS上时，那么就只少数的电磁能被电子吸收，绝大多数的电磁波可以透过FSS，因此贴片类型的FSS的传输特性相当于带阻特性的滤波器。

2。2。2开槽型FSS滤波原理

开槽类型FSS就是在金属表面上开一些周期性的缝隙。结构如下图所示：

图2。5  开槽型FSS的等效电路

当频率较低的电磁波入射到开槽型FSS上时，绝大多数的能量将被电子吸收使得电子发生极大的偏移运动，并且电子将长时间维持在同一状态从而导致缝隙周围的感应电流较小，所以几乎没有能量透射出去。如果入射波频率渐渐变大，那么电子偏移运动的距离也会随之缩减，此时槽缝周围的电子就会渐渐增多。当入射电磁波的频率足够高时，电场矢量的方向变化的较快，这时槽两侧的电子恰好能够借助入射波的电场力往来运动，在槽缝周围就会形成较大的感应电流，那么感应电流将透过槽缝向电子所在平面的右半空间辐射电场。随着入射波频率变得更大时，这时电子的移动距离就会进一步缩减，并且在槽缝附近将产生好几段的感应电流，在槽缝四周的感应电流因此会变小，从而借助槽缝向外放射的电场随之变小。不仅如此，频率选择表面上还有一些不在槽缝周围的感应电流，它们还会向其所在平面的左半部分空间发射电磁场。此外因为频率高的电磁波的其电场变化周期很短，导致电子来回运动变化太频繁，所以辐射出去的电磁场也不多。从频率特性响应上看，开槽型FSS的传输特性相当于带通特性的滤波器。来:自[优.尔]论,文-网www.youerw.com +QQ752018766-A

2。3  基于BST缝隙填充的有源FSS的设计基础

2。3。1  有源FSS

有源频率选择表面是指在FSS单元内部或者单元之间通过加载PIN二极管、变容二极管这类电抗元件，然后借助外加馈线系统来控制对二极管的偏置电压或电流，进而调整其电抗，达到控制 FSS 的谐振特性的目的。除了利用这些阻抗器件外，本文设计的有源开槽型FSS是通过在缝隙里填充BST 铁电材料，然后使BST的介电常数随外加电场的不同而作相应的调整，就可以实现FSS的有源可调特性，这种方法只需加入新型材料，结构简单，操作方便。