光學(xué)儀器窗的電磁屏蔽技術(shù)在航天航空設(shè)備、精密光學(xué)儀器等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。隨著電磁環(huán)境的日益復(fù)雜以及探測(cè)精度的逐漸提升,對(duì)光學(xué)儀器窗的電磁屏蔽技術(shù)提出了更高的要求。為了在光學(xué)儀器窗電磁屏蔽波段內(nèi)實(shí)現(xiàn)優(yōu)良的頻率選擇特性,光學(xué)透明頻率選擇表面的研究受到了廣泛的關(guān)注,光學(xué)透明頻率選擇表面需同時(shí)實(shí)現(xiàn)高透光率、強(qiáng)電磁屏蔽特性、低成像質(zhì)量影響以及在探測(cè)波段的優(yōu)良電磁傳輸特性。目前,現(xiàn)有的透明頻率選擇表面難以兼顧以上各項(xiàng)要求,因此,設(shè)計(jì)新型的透明頻率選擇表面以進(jìn)一步提升其性能對(duì)光學(xué)儀器窗精密探測(cè)領(lǐng)域具有十分重要的意義。針對(duì)以上問(wèn)題,本文將隨機(jī)重疊圓環(huán)網(wǎng)柵與圓環(huán)型頻率選擇表面相結(jié)合提出了基于隨機(jī)網(wǎng)柵的透明頻率選擇表面結(jié)構(gòu)以進(jìn)一步提升透明頻率選擇表面的光電性能,并對(duì)其電磁傳輸特性、光學(xué)透射性、光學(xué)衍射特性及電磁屏蔽特性進(jìn)行了深入的理論及實(shí)驗(yàn)研究,主要研究?jī)?nèi)容如下:為了解決周期結(jié)構(gòu)網(wǎng)柵光學(xué)衍射能量集中分布的問(wèn)題,提出了基于重疊圓環(huán)網(wǎng)柵結(jié)構(gòu)的新型參數(shù)隨機(jī)方法。采用將隨機(jī)結(jié)構(gòu)離散化為矩陣的方法對(duì)網(wǎng)柵孔徑函數(shù)進(jìn)行等效以求解隨機(jī)網(wǎng)柵的光學(xué)衍射能量分布。根據(jù)隨機(jī)網(wǎng)柵透光面積與總面積比值求解其透光率。利用等效電路法對(duì)隨機(jī)重疊圓環(huán)網(wǎng)柵電磁屏蔽效率進(jìn)行建模,對(duì)傳統(tǒng)等效電路模型進(jìn)行修正得到適用于隨機(jī)重疊圓環(huán)網(wǎng)柵的等效電路模型。仿真結(jié)果表明,隨機(jī)重疊圓環(huán)網(wǎng)柵總透光率為95.96%,最大歸一化高級(jí)次衍射能量為0.00157%,大大降低了對(duì)成像質(zhì)量的影響,相比于周期結(jié)構(gòu)重疊圓環(huán)網(wǎng)柵,其高級(jí)次衍射能量降低了81.1%,其在12~18 GHz波段電磁屏蔽效率優(yōu)于23 dB。為了實(shí)現(xiàn)頻率選擇表面結(jié)構(gòu)在毫米波波段優(yōu)良的電磁傳輸特性,對(duì)頻率選擇表面結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了設(shè)計(jì)優(yōu)化,仿真分析了周期參數(shù)、內(nèi)外徑參數(shù)、環(huán)形寬度參數(shù)、加載基底厚度對(duì)其電磁傳輸特性的影響。對(duì)圓環(huán)型頻率選擇表面的透光率進(jìn)行了理論建模,經(jīng)模型計(jì)算,其總透光率僅為6.96%。優(yōu)化設(shè)計(jì)得到的圓環(huán)型頻率選擇表面的通帶中心頻率為35.12 GHz,通帶最大透波率為-0.308dB,-3 dB帶寬為10.78 GHz。為了兼顧光學(xué)透過(guò)性、強(qiáng)電磁屏蔽特性、低成像質(zhì)量影響及毫米波波段的優(yōu)良電磁傳輸特性,將隨機(jī)重疊圓環(huán)網(wǎng)柵與圓環(huán)型頻率選擇表面相結(jié)合形成基于隨機(jī)網(wǎng)柵的頻率選擇表面結(jié)構(gòu),該復(fù)合結(jié)構(gòu)的總透光率為95.62%,相比于圓環(huán)型頻率選擇表面提升了88.66%,最大歸一化高級(jí)次衍射能量?jī)H為0.00158%,對(duì)成像質(zhì)量造成的影響十分微弱。復(fù)合頻率選擇表面電磁傳輸特性曲線的通帶中心頻率為32.3 GHz,通帶最大透波率為-0.79 dB,-3 dB帶寬為13.4 GHz。對(duì)本文設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行加工與實(shí)驗(yàn)測(cè)試,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:隨機(jī)重疊圓環(huán)網(wǎng)柵樣片透光率為92.5%,高級(jí)次衍射能量分布均勻,降低了對(duì)成像質(zhì)量的影響,其在12~18 GHz的電磁屏蔽效率優(yōu)于18 dB�；陔S機(jī)重疊圓環(huán)網(wǎng)柵的頻率選擇表面透光率為91.6%,其通帶中心頻率為31.3 GHz,最大通帶透波率為-2.6dB,在改善傳統(tǒng)頻率選擇表面低透光率的同時(shí),保持了其原有的電磁傳輸特性,并且其高級(jí)次衍射能量分布十分均勻,對(duì)成像質(zhì)量的影響很小�；陔S機(jī)重疊圓環(huán)網(wǎng)柵的頻率選擇表面結(jié)構(gòu)同時(shí)實(shí)現(xiàn)了在光學(xué)波段的高透過(guò)性、強(qiáng)電磁屏蔽特性、優(yōu)良的電磁傳輸特性以及高成像質(zhì)量。金屬網(wǎng)柵及光學(xué)透明頻率選擇表面研究方法在精密探測(cè)光學(xué)儀器窗及航空航天裝備領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類(lèi)】：TH74
【部分圖文】：

施、醫(yī)療設(shè)備、電子顯示等領(lǐng)域當(dāng)中[6-10]。進(jìn)行觀測(cè)與探測(cè)，飛行器需在機(jī)艙內(nèi)部配備器的工作波段通常處于可見(jiàn)光及紅外波段。器中的應(yīng)用如圖 1-1 所示，飛行器為了進(jìn)行定的光學(xué)透明窗口來(lái)為待探測(cè)波段信號(hào)提供光性以保證待探測(cè)波段的信號(hào)以最小的損器窗口的高透明性同時(shí)會(huì)使得對(duì)光電精密儀器中，影響精密光學(xué)儀器的探測(cè)精度，對(duì)精同時(shí)，飛行器機(jī)艙內(nèi)的諸多精密光學(xué)儀器長(zhǎng)干擾環(huán)境中，其性能會(huì)逐漸降低甚至失效，十分嚴(yán)重。因此，同時(shí)保證光學(xué)探測(cè)窗口在磁波段的強(qiáng)屏蔽特性具有重要意義[11-14]。多一個(gè)重要的發(fā)展趨勢(shì)，即在光學(xué)儀器窗口電波波段處優(yōu)良的電磁傳輸特性，可實(shí)現(xiàn)在毫

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文狀與發(fā)展趨勢(shì)外研究現(xiàn)狀柵為具有一定大小的周期與線寬的屬網(wǎng)柵如圖 1-2 所示，金屬網(wǎng)柵具波段的電磁波波長(zhǎng)遠(yuǎn)小于金屬網(wǎng)柵網(wǎng)柵周期參數(shù)的可見(jiàn)光及紅外波段長(zhǎng)遠(yuǎn)大于網(wǎng)柵的周期，因此金屬網(wǎng)特性。金屬網(wǎng)柵兼具光學(xué)波段的高特性，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了光學(xué)透明窗口的

圖 1-3 周期圓環(huán)結(jié)構(gòu)金屬網(wǎng)柵[31]人在 2009 年提出了隨機(jī)轂-輻條型結(jié)構(gòu)網(wǎng)柵、隨重疊圓環(huán)結(jié)構(gòu)網(wǎng)柵[32]，周期方格網(wǎng)柵結(jié)構(gòu)及其衍，隨機(jī)六邊形網(wǎng)柵結(jié)構(gòu)及其對(duì)應(yīng)的衍射能量分隨機(jī)網(wǎng)柵結(jié)構(gòu)及其對(duì)應(yīng)的衍射能量分布圖如圖結(jié)構(gòu)及其對(duì)應(yīng)的衍射能量分布圖如圖 1-7 所示。期結(jié)構(gòu)網(wǎng)柵，金屬網(wǎng)柵結(jié)構(gòu)的隨機(jī)化可以更好地能量的作用。隨機(jī)六邊形結(jié)構(gòu)網(wǎng)柵衍射能量仍集相比于周期方格網(wǎng)柵衍射特性的改善較弱。隨機(jī)構(gòu)網(wǎng)柵均化高級(jí)次衍射能量的效果顯著，證實(shí)了單元在均化高級(jí)次衍射能量方面更具優(yōu)勢(shì)。但文改善僅做了定性的分析，未設(shè)定評(píng)定指標(biāo)來(lái)進(jìn)行構(gòu)金屬網(wǎng)柵的電磁屏蔽效率進(jìn)行仿真與實(shí)驗(yàn)分析
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本文編號(hào)：2883787