优秀论文推荐｜西北工业大学：基于枝节加载的双频频率选择表面带宽扩展

摘要：频率选择表面（FSS）是一种能对特定频率电磁波进行筛选的周期性结构，常用于隐身技术中，例如作为天线罩，只允许通信频段的电磁波通过，而将雷达波等反射或吸收，从而提升舰艇等平台的隐身性能。多频FSS能同时应对多个频段，但其带宽扩展常面临一个难题：传统方法通过减小金

频率选择表面（FSS）是一种能对特定频率电磁波进行筛选的周期性结构，常用于隐身技术中，例如作为天线罩，只允许通信频段的电磁波通过，而将雷达波等反射或吸收，从而提升舰艇等平台的隐身性能。多频FSS能同时应对多个频段，但其带宽扩展常面临一个难题：传统方法通过减小金属线宽来拓宽带宽，但线宽过小会导致加工困难、结构易断裂，严重影响实际应用的可靠性。

来自西北工业大学万国宾教授团队创新性地提出了一种“枝节加载”技术，即在FSS结构的特定位置添加小型金属枝节，通过引入额外的电容或电感效应，在不改变原有金属线宽的情况下，显著扩展通带带宽。研究团队通过大量仿真和实验发现，枝节的形状、数量甚至对称性并不是影响性能的关键因素，真正起决定作用的是枝节所带来的电抗特性。

实验结果表明，采用枝节加载技术后，在保持金属线宽为0.1 mm（现有工艺可稳定加工）的前提下，双频带宽分别提升了48.8%和23.2%，且仿真与实测结果高度吻合。这一技术成功缓解了“带宽扩展”与“可加工性”之间的矛盾，为工程实践提供了可靠且灵活的设计方案。

这项研究不仅推动了FSS在舰载隐身系统中的应用，也为未来5G通信、航空航天等领域的多频电磁调控结构设计提供了新思路。通过枝节加载，我们可以在不挑战加工极限的情况下，实现更宽频带、更高性能的电磁窗口，具有重要的工程价值和推广前景。

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一、研究背景

现代舰艇对雷达隐身需求迫切，频率选择表面（FSS）天线罩可“只让友方雷达波通过，把敌方雷达波反射走”。

双频FSS常采用单层多谐振缝隙结构，但传统扩宽两通带的方法会迫使中间金属线宽＜0.1 mm，极易断裂，出现“带宽 vs. 可加工”矛盾。

二、创新思路

引入“枝节加载”——在现有金属图案边缘附加小型L形、U形或环形微带，利用其等效电容/电感，把谐振频率轻微推开，从而加宽通带，而无需继续减细金属线。

三、关键技术发现

电抗类型：容性枝节调控效果远优于感性枝节。

形状：U形、矩形、环形只要产生相同电容，扩带效果几乎一样，设计灵活。

数量与对称性：并非越多越好；决定因素是与电场方向垂直的有效电容面积，而非单纯对称。