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随着通信系统向高频段、宽频带的趋势发展,对广泛应用在机载天线隐身和电磁能量屏蔽等领域的超宽带(Ultra-wideband,UWB)频率选择表面(Frequency Selective Surface,FSS)的研究日益深入。在设计FSS超宽带特性的同时,满足不同入射角、不同极化方式下整个频带内工作性能的稳定性一直是研究的难点。本文针对超宽带FSS的稳定性问题,使用小型化的设计方法,抑制由入射电磁波的角度、极化改变产生的谐振频点偏移,通过对超宽带FSS的贴片分形设计、寄生贴片加载设计以及2.5维金属化过孔设计的研究,验证小型化方法对超宽带FSS稳定性的提升效果,拟解决实际应用中超宽带FSS存在的斜入射性能差、极化差异性大等工程问题。本文主要工作及创新点如下:(1)基于对多层级联型结构的研究,设计闽可夫斯基分形及科赫分形的超宽带FSS单元,由分形结构的自相似性实现单元尺寸33.3%的相对缩减,实现小型化特性。仿真结果表明,与原始结构相比,贴片分形设计超宽带FSS在电磁波以60°入射时谐振频点的偏移量实现了平均52.0%的缩减,同时该结构的相对带宽为89.9%,相较未分形结构拓宽19.7%,验证了由贴片分形技术实现的小型化设计对超宽带FSS角度稳定性的提升。(2)在对多层级联型结构的研究基础上,首次在电容-电感-电容型超宽带FSS单元中加载寄生贴片,通过提供额外的耦合作用,实现结构的小型化设计。仿真结果表明,在电磁波以60°入射时,相较原始结构,寄生贴片加载设计超宽带FSS对谐振频点偏移的平均抑制达到68.9%,且相对带宽为109.4%,同样有所提升。加工实测结果与仿真结果吻合良好,验证了由寄生贴片加载技术实现的小型化设计对超宽带FSS角度稳定性的提升。(3)基于对平面设计型超宽带FSS的研究,将蜂窝排布的平面六边环形阵列拆分后交错布置在上下两层,并引入2.5维金属化过孔连接,实现六边环型超宽带FSS的小型化设计。仿真结果表明,在电磁波以30°斜入射时,与原始平面结构相比,2.5维金属化过孔设计超宽带FSS对垂直极化(Transverse Electric,TE)和水平极化(Transverse Magnetic,TM)下谐振频点偏差的抑制达到66.7%,同时具有121.6%的相对带宽,在整个工作频段内极化敏感性极低。加工实测结果与仿真结果具有一致性,验证了由金属化过孔技术实现的小型化设计对超宽带FSS极化稳定性的提升。