הקדמה: למה S-Parameters Define FSS Performance

תדירות משטחים חשמליים (FSS) הם מבנים תקופתיים המונדסים לסינון גלים אלקטרומגנטיים המבוססים על תדירות, קיטוב וזווית של שכיחות, משטחים אלה משמשים כמרכיבים קריטיים ב-radomes, משקף אנטנה, תת-קרקעית דיכרומית, והגנת אלקטרומגנטית של מערכות הגנה על פני השטח, חלל ותקשורת מסחריות, מרכז לתכנון שלהם ואופייזציה הוא הרעיון של פרמטרים מורכבים, או פיזור של תכונות מורכבות, עם תדרים של מערכת אבטחה.

הקרן של S-Parameters ב- Electroמגנטיות

(ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

  • (FLT:0S11igFLT:1) - ההשתקפות של הקלט יעיל.זה היחס של הגל המשקף לגל האירוע בנמל 1 כאשר נמל 2 הוא מסתיים בעומס תואם. גודלו מספר כמה כוח נסוג לאחור; שלבו מגלה את המעבר על השתקפות.בהנדסת FSS, כמות זו קובעת ישירות את תרומת המכ"ם של פני השטח ואת ההתאמה למרחב ללא החלפה.
  • (FLT:0S21IRLT:1) - מקדם השידור קדימה.זה משווה כמה גל האירוע נוסע מנמל 1 דרך FSS לנמל 2. גודל ליד 1 מצביע על שידור כמעט מושלם, בעוד גודל ליד 0 מציין בידוד גבוה.זהו הדמות העיקרית של ערך עבור קובצי פס קבוצתי או יישומי חתירה ל-Switch.
  • (FLT:0S12IRLT:1) - אמצעי התקשורת ההפוך לפשוטים, הדדיים זה שווה S21, אבל זה מוגדר באופן עצמאי עבור מבנים פעילים או לא הדדיים. בפועל, S12 ו-S21 זהים כמעט לכל עיצובי FSS פסיביים, מתן בדיקה צלבית מועילה למדידה.
  • (FLT:0S22igFLT:1) - הפלט השתקפות יעילה, אנלוגי ל-S11 אך נמדד מהצד השני. עבור אלמנטים סימטריים FSS, S22 שווה S11; Aסימטריה ברכיב או ערימה תת-קרקעית יכול לגרום ערכים אלה כדי לתפצל.

בניתוח FSS חינמי, התווית משתנה לעתים קרובות: השתקפות coefficient ⁇ (שווה ערך ל-S11) ו-Gate coefficient T (שווה ערך ל-S21) משמשים בדרך כלל: ללא קשר להודעה, המסגרת המתמטית נותרה זהה. S-parameters מקושרים באופן בלתי מושלם לחוקי שימור בסיסיים או FSS ללא הפסד המורכבים ממוליכים מושלמים ו dielectrics ללא פיזור, הסכום הכולל של 1S1) חייב להיות מ-S1, או תיקון, או תיקון, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, או תיקון של תכונות פשוטות יותר מדויק של תיקון, או תיקון, או תיקון, או תיקון, או תיקון של תיקון, או תיקון, כלומר, או תיקון של 021, 1.2, או תיקון, או תיקון, או תיקון, או תיקון של תכונות חד-S1, 1.

מטריקס N-Port S-Parameter עבור מבנים תקופתיים

בעוד ספרי לימוד רבים מתייחסים אל פני השטח כרשת דו-פורט, תצוגה כללית יותר משתמשת במגרש N-port שבו נמלים נוספים מייצגים מצבי גל גבוה יותר או קוטבי אורטוקונים.מספר המתפזר [S] מתייחס בהכרח לגל המכוון יותר של גל / transmted גל באמצעות bc = [S] מספר כפול: 0mibering מספר כפול זה עשוי להיות מנפח באופן קבוע של תאים.

סימפום S-Parameters ב- Electromagnetic Solvers

עיצוב FSS מודרני מסתמך רבות על סימולציה אלקטרומגנטית מלאה של גלי חשמל. Solvers כגון שיטת אלמנט סופי (FEM), שיטת רגעים (MoM), ו-difion time-domain (FDTD) כל תמצית S-parameter על ידי מודל תא יחידה יחיד עם תנאים תקופתיים של סימולציה טיפוסית, המשתמש מגדיר נמל שידור בצד אחד של התא ומקבל ממרכיבים אלה של שדה מגנטי ו/ת תאים בצד אחד של שדות חישוביים.com.

הבחירה של קיטור ו de-embedding מבטיח כי מטוסי ההתייחסות ממוקמים בדיוק על פני השטח FSS. עבור מנגנונים אינסופיים, מצב הנמל תקופתי (Floquet) משכפל את התגובה התא היחידה לבניית ההתנהגות של משטח גדול ללא אינסוף לאחר מכן, הפלט ה-S-S-DPT (כולל פונקציות של תדירות, ולעתים קרובות כמו פונקציות של זוויות וקוטביזציה (TE) כגון כלי מסחר, כגון Alt-R).

מידע S-Parameter עבור ביצועי FSS

Raw S-parameter גודל ונתונים שלב מספרים סיפור על התנהגות FSS.A טיפוסית עצירה (reflective) FSS יציג אפס עמוק בפנים |S21 (near 0) ושיא מתאים ב-S11 (nar 1) סביב שלב העיצוב באופן חד-משמעי, פסים לא-לינארי מראה שיא ב-S21 ו- dip ב-S.S.

ניתוח Magnitude

כאשר בוחנים את גודל העלילה, כמה תכונות דורשות תשומת לב:

  • (FLT:0) עומק ופס רוחב פס.FLT:1 חריפותו של S21 אפס תלויה בסוג האלמנט ונכסים תת-קרקעיים. מערך דיפול פשוט מניב להקה צרה יחסית; אלמנט חוצה או לולאה יכול להרחיב את התגובה. -10 dB או -20 dB רוחב פס על S11 או S21 מגדיר את טווח התדרים ומערכת חייב להתאים.
  • (FLT:0Out-of-band התנהגות.FLT:1 ומעל ותחת resonance, FSS צריך להיות שקוף באופן אידיאלי עבור מסנן פס (S21 ⁇ 1) או רפלקטיבי עבור מסנן פס (S11 ⁇ 1). Deviations לחשוף התחדשות הרמונית או הפסדים תת-מעור שעלולים לפגוע בביצועים הראשונים הרמוניים מופיעים בדרך כלל בערך שלוש פעמים על ידי אלמנטים של תדר זה, אך משתנה עם צורה זו.
  • (FLT:0) תחילתה של Grating lobe.FLT:1 כאשר העלילה גודל מראה משקעים נוספים או שיא בתדרים גבוהים יותר, זה עשוי להצביע על כוח מפוזר לתוך מצבי פלוקט מסדר גבוה יותר, סימון הגבלת התדרים העליונה שימושית. a טיפות פתאומית ב-S21; מלווה בשינוי לא מתואם ב-S11 הוא חתימה קלאסית של כוח לאבדן כדי לגרות.

שלב וקבוצת עיכובים ב Transmission

שלב S21, denoted ⁇ 21, ניתן להשתמש כדי לחשב את קבוצת השידור עיכוב ⁇ FLT:0gigcioFLT:1 = d ⁇ 21 / d ⁇ . עבור radomes מבוסס FSS, שלב שטוח עיכוב להציג עיוות מינימלי של נתונים בטווח רוחב פס הפעלה לינארי, בניגוד, עבור רפויציה שלב ⁇ 11 = ⁇ % חייב לשאת כמה פרמטרים מתקדמים של מערכת יחסים.

מעבד עיצוב מונע על ידי S-Parameters

בלב התפתחות FSS הוא לולאה רצטיבית: לבחור גיאומטריה אלמנט, סימולציה S-parameters, להשוות עם מפרט מטרה, להתאים את הגיאומטריה, וחזר על כך שמשתנים טאטאולים כגון אורך תיקון, רוחב מרווח, נחיתות תת-פעמית ביניים, ותקופת תאים יחידה.S ⁇ s אלה מייצרים לעתים קרובות אלגוריתמים של עקומות נוף S-GHz אשר חושפים כיצד כל פרמטרים משנים את תדירות ההחלמה, להתאים את רוחב הפסים של טרה-20; כלומר, או שינוי ספקטרום סימטרי של ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ אלגוריתמים באופן ישיר ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ אלגוריתמים ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ אלגוריתמים ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

מיצוי מעגל שווה מספק נקודת מבט עיצוב רבת עוצמה נוספת. A Single-layer FSS דפוס עם אלמנטים מוליכים על תת-קרקעית dielectric substrate יכול להיות מודל מקומית כמו סדרת inductor-capacitor (LC) או reson שכבה אחורית של אלמנטים משמרת SLC המתקבלים מסימולציה מלאה של גלימה מלאה מצוידת בגודל שווה ערך, לאחר עלייה חדה של גודל CLC-L (S) באופן ישיר, לאחר שיפור מעגלי נמוך יותר, לאחר שיפור מעגלי, לאחר שיפור מעגלי נמוך יותר, לאחר מכן, לאחר מכן, לאחר מכן, לאחר מכן, לאחר שיפור מעגלי CLC-L) באופן ישיר, הוא שיפור מעגלי סימולציה מלאה, לאחר שיפור משמעותי, לאחר שיפור מעגלי סימולציה מלאה, לאחר מכן, הוא מתאים את גודל CD (S-D) של סימולציה מלאה, לאחר שיפור מעגלי סימולציה מלאה, לאחר שיפור מעגלי סימולציה מלאה, לאחר שיפור מעגלי, לאחר שיפור מעגלי נמוך יותר מגובה עמוק יותר מגובהו-מתאים באופן ישיר, לאחר שיפור מעגלי, לאחר מכן, לאחר שיפור משמעותי יותר מגובה מחדש של גודל CLC-D (S-מתאים לדגמיקודמתאם תכונות הפעלה מחדש של גודל CLC) של גודל CD) באופן ישיר, לאחר שיפור מעגלי סימולציה

מדד ואימות של S-Parameters עבור FSS

יש לאמת את הגדרות מדידה חינם של S-parameters יש לאמת עם מדידות. הגדרות מדידה חינם של שטח הם תקן זהב עבור FSS Characterization. מערכת טיפוסית מציבה את פאנל FSS בין שתי אנטנה פס רחב המחובר ל מנתח רשת וקטור (VNA) מדדי VNA המלא S-parameter על ידי תדירות גורפת והפעלה אופציונלית של דגימות עבור זוויות שונות.

הבנת בעיות ספציפיות למדידה היא חיונית. Edge diffraction מן הדגימה הסופית יכול להשחית את מדדי S-parameter אם הפאנל קטן מדי יחסית למתתמי הדבורה בתדרי המדידה.כלל כללי הוא כי הדגימה צריכה להאריך לפחות שלוש עד חמש אורכי גל מעבר לבלוטת ה-Samcicle-Squareamscate בדרך כלל מצביעה על חומר ותיקון קפדני של חומר זה.

Angular ו- Polarization Stability בביצוע S-Parameter

למעשה, מערכות תקשורת בעולם האמיתי פועלות לעתים נדירות רק בשכיחות רגילה בלבד. Radar ומערכת תקשורת דורשות סינון עקבי על זוויות רחבות יותר של מיקוד (S-parameters) ולכן מוערכות כפונקציות של זווית שכיחות ( ⁇ , ⁇ ) בנתונים של סימולציה ומדידידות, אחד רואה כי תדירות ההחזרה יכולה לעיתים קרובות להפעיל את התדירות של תאים פשוטים יותר גמישים (Sangfaces) כמו עלייה λ

TE מול TM Polarization Sרגישות

עבור שכיחות אובליסק, S-parameters עבור TE (שדה חשמלי במקביל משטח) ומדיטציה טרנסנדנטלית (שדה מגנטי במקביל למשטח, או שדה חשמלי במטוס של שכיחות) שונה.(מערך סיגנל חופשי של קו רוחב פס נוחת באופן שונה מתחת לשני מאמת הקוטביות (רוב המהירויות החשמליות המופצות במובנים במובנים.

Bandwidth Enhancement Through Multi-Layer FSS

יחיד (FSS) הוא פס צר מטבעו, אלא אם כן מגובה בחומרים אובדן, אשר עצמם בוחרים את רוחב הפס של רוחב פס: תצורה של Multi-layer להתגבר על גבול זה.על ידי דחיסה של שתי שכבות מתכת או יותר מופרדות על ידי חללים דיאלקטריים, התגובה הכוללת של S-parameter עבור כל אחד מ-Stecating דרך התפלגות יחיד (Ste-D) עם התפלגות יחיד (SPT) עם סימטרית) עם סימטרית יחיד (SD) נית (SD) ו-R.

רגישות S-Parameter למרקם Tolerances

נטייה גופנית מציגה הבדלים תלת-ממדיים שמעבירים את S-parameters הרחק מן האידיאלים המדומים. Metal etchingסובלנות, וריאציות קבועות דיאלקטריות, ושכבות יקרות כל משפיעות על מיקום ההתחדשות ופס רוחב פס. שינויים קטנים פער בין אלמנטים, למשל, יכולים לשנות באופן דרסטי את ההפיכה הזמנית של ה-S11 ו- S21 ליד resonance.

Active and Tunable FSS: Dynamic S-Parameter Control

ההתקדמות האחרונה יצרה גם FSA פעיל שבו התגובה הפיזור ניתן לשנות בזמן אמת באמצעות PIN diodes, varactors, או MEMS מתגים משולבים בתא יחידת. ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ â ¢ ¢ ¢ ¢ â ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ â ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ¢ ¢ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

קישור ל-S-Parameters לדרישות של מערכת-Level

הערך האולטימטיבי של עיצוב S-parameter מונחה כי המאפיינים ההשתקפות וההעברה מתורגמים ישירות לרווחי המערכת והפסדים.ב-Dropome, פרמטר S21 בזווית נתונה ותדירות ישירות מפחית את רווח האנטנה על ידי: 2. עבור ריצוף של מערכת ההפעלה של ריצוף 1 מ-S11 קובע את יעילות הפחתת ה-SLT על פני שטח של מערכת ההפעלה של פילטרים (SPT) באופן כללי, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, בטווח של ריצוף של ריצוף של ריצוף של ריצוף של ריבוע של ריבוע של ריבועים (S.

כיוונים עתידיים ומסקנות

כמו סביבות אלקטרומגנטיות לגדול מורכב יותר צפוף, הדרישות על FSS להיות יותר מחמירים. Broadband, רחב סבך, כפול-פולקליזציה פעולה עם אובדן מינימלי הוא הנורמה עבור יישומים רבים אווירוקל ו 5G/6G.S: פרמטרים יישארו אבן הפינה של ניתוח, אבל הכלים מתפתחים במהירות: מודלים למידה מאומנת על מסדי נתונים מסיבי של סימולציות S-פרמטרים יכול להציע אלמנט גיאוגרפי במסגרות מתקדמות.