频率选择表面（FSS）是如何实现阻挡或通过特定频率的雷达波的？_ACT_Marc_隐身_ANSA_通信_材料

频率选择表面（FSS）是如何实现阻挡或通过特定频率的雷达波的？

军事装备上的雷达罩需要减少被敌方雷达探测到的概率（降低雷达散射截面积，RCS）。

同时要保证己方在特定频段（如 K、Ka 波段）的通信信号能正常传输。如今雷达罩已有多种技术实现阻挡或通过特定频率的雷达波。

As shown below👇

*频率选择表面（FSS）是如何实现阻挡或通过特定频率的雷达波的？

频率选择表面（FSS）通过周期性排列的金属或介质单元结构，与特定频率的雷达波发生电磁共振，从而实现对信号的选择性阻挡或通过。

FSS 的核心是其单元结构（如金属贴片、缝隙或网格）与入射电磁波的共振相互作用：

阻挡特定频率（带阻特性）：

当雷达波频率与 FSS 单元的固有共振频率匹配时，单元会强烈吸收或反射该频率的能量，导致信号无法通过，形成 “阻挡带”（如 X 波段）。

通过特定频率（带通特性）：

当雷达波频率远离 FSS 的共振频率时，单元对信号的影响较小，允许其穿透，形成 “通带”（如 K/Ka 波段）。

*雷达隐身

雷达通过接收物体反射的电磁波（回波）来探测目标，RCS 越小，物体越难被雷达发现。传统隐身技术（如吸波材料）有局限性，而超表面（一种人工设计的超薄结构）提供了新方向。

超表面的优势：超表面由微小单元（称为 “超原子”）组成，能灵活控制电磁波的反射方向、相位和极化，让反射能量 “散开” 而不是集中返回雷达，从而降低 RCS。

在平面和共形情况下，对于 x 极化和 y 极化的正常入射电磁波，超表面的散射性能表现出极化不敏感性，这在实际应用中具有重要意义。

参考文献

[1] D. -J. Yun et al., "Multifunctional Radome-Based Frequency Selective Surface Composites for Stealth Applications," in IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, doi: 10.1109/LAWP.2025.3575347.

[2] C. Fu, L. Han, C. Liu, X. Lu and Z. Sun, "Combining Pancharatnam–Berry Phase and Conformal Coding Metasurface for Dual-Band RCS Reduction," in IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 70, no. 3, pp. 2352-2357, March 2022, doi: 10.1109/TAP.2021.3112618.

来源：微波工程仿真

全介质超表面（MSs）中高 Q 因子束缚态（BICs）

传统金属超表面因欧姆损耗导致 Q 因子低（~10），而全介质超表面可利用束缚态在连续谱（BICs）实现高 Q 因子共振，避免辐射损耗。目录对称结构的 BICs 特性对称保护 BICs和偶然 BICs参考资料 *BICAs shown below👇*对称结构的 BICs 特性SP-BICs 在动量空间中心（Γ 点）具无限 Q 因子，A-BICs 位于非零波矢处，Q 因子分别遵循Q∝1/k^2和Q∝1/[k^2 (k−k BIC0 )^2 (k+kBIC0 )^2 ]。拓扑电荷通过极化矢量绕涡旋中心的缠绕数确定，SP-BICs 为 ±1，A-BICs 为+1。对称性破缺的影响：小扰动：SP-BICs 转化为准 BICs，Q 因子与不对称参数成逆平方关系。大扰动：出现额外 BICs，其中对应Friedrich-Wintgen（F-W）BICs（模式耦合导致），对应单共振参数 BICs（破坏性干涉导致），打破逆平方定律。 *对称保护 BICs和偶然 BICs在光子学领域，束缚态在连续谱（BICs）是指一种特殊的非辐射本征模式，尽管其位于连续辐射谱内，却能完全与环境辐射通道解耦，从而具有极高的 Q 因子。根据物理起源和对称性特征，BICs 可分为对称保护 BICs（SP-BICs）和偶然 BICs（A-BICs）。特征对称保护 BICs（SP-BICs）偶然 BICs（A-BICs）物理起源系统固有对称性（如旋转、镜像对称）参数调控导致的辐射相消（非对称依赖）动量空间位置高对称点（如 Γ 点）非高对称点（传统 A-BICs）或高对称点（扩展 A-BICs）拓扑电荷±1（极化涡旋完整缠绕） +1（通常，极化涡旋局部缠绕） Q 因子依赖理想情况无限大，破缺后与α^2成反比传统：依赖波矢偏离；扩展：突破逆平方定律实验调控难度依赖对称性设计，稳定性高依赖精密参数优化，对制造误差敏感全介质超表面中的 BICs 本质上是动量空间的极化涡旋奇点，其拓扑电荷由极化矢量的缠绕数决定。拓扑保护特性使 BICs 对结构微扰具有鲁棒性，确保高 Q 因子共振的稳定性。参考文献 [1] G. Sun et al., “Pushing Q-factor limit of guided resonances by harnessing topologically protected terahertz bound states in the continuum,” Applied Physics Reviews, vol. 12, no. 1, p. 011422, Mar. 2025, doi: 10.1063/5.0254576. 来源：微波工程仿真