频率选择

在一个周期内的重复次数，或单位时间内的周波数

频率选择是指在一个周期内的重复次数，或单位时间内的周波数。计量单位为Hz（Hertz），HZ的由来是人们为了纪念德国物理学家赫兹的贡献，把频率的单位命名为赫兹，简称“赫”。

概念

频率选择是指在一个周期内的重复次数，或单位时间内的周波数。计量单位为Hz（Hertz）。单位时间内完成振动的次数，是描述振动物体往复运动频繁程度的量，常用符号f或v表示，单位为秒-1。为了纪念德国物理学家赫兹的贡献，人们把频率的单位命名为赫兹，简称“赫”。每个物体都有由它本身性质决定的与振幅无关的频率，叫做固有频率。频率概念不仅在力学、光学中应用，在电磁学和无线电技术中也常用。交变电流在单位时间内完成周期性变化的次数，叫做电流的频率。

频率选择测试要求

从根本上说，DFS是一种信道分配方案，设备通过DFS功能动态地选择或改变工作频率，以避免其对其他系统，尤其是雷达系统的干扰或避免其他系统对自身的干扰。FCCPart15SubpartE规定，工作在5.25～5.35GHz和5.47～5.725GHz的U-NII（UnlicensedNationalInformationInfrastructure）设备，应当具备DFS雷达检测机制。ETSIEN301893标准也对工作在此频段的设备做出了相同的要求。另外，加拿大、澳大利亚和亚洲的日本、韩国也都对DFS制定了相应的标准和规范。由于工作在5GHz频段的无线通信设备类型较少，DFS测试的对象主要是802.11a、802.11n等工作在5GHz频段的Wi-Fi设备。应Wi-Fi联盟的要求，FCC还专门发布了备忘录FCC06-96，对DFS的测试进行了详细规范。

频率选择方法

缩短频带搜索处理的时间，从而缩短从电源接入到等待接受结束所需要的时间，抑制服务区之外区域中的耗电。将预定频带中按高低顺序邻接的频率划分成组。各组中包含的频率的个数比构成预定频带的频率个数少。将不比构成各组的频率个数少一个以上的个数例如一个频率设定成代表频率。对代表频率，以接收信号强度为基准判断是否满足第1条件（S11）。然后从满足第1条件的代表频率所属的组包含的全部频率中以接收信号强度为基准选择满足第2条件的频率（S14）。

一种性能稳定的新单元频率选择表面

由于周期结构可以控制电磁波的传输，周期结构的物理性质和应用得到了人们的极大关注，比如频率选择表面(FSS)和光子带隙材料(PBG)。FSS对不同频段的入射电磁波具有选择性的反射或者透射，被广泛应用于卫星、雷达以及现代通讯系统中。

金属屏上周期性的开孔单元构成的二维周期阵列结构，因其能够实现对谐振频率电磁波的完全透射，其他频段电磁波的完全反射，通常称为带通FSS。带通FSS的一个重要应用是在微波波段设计隐身雷达罩，世界各国均十分重视对此的开发与应用。考虑到雷达罩的表面形状以及入射到罩壁上的电磁波的极化方式，FSS的设计必须满足对电磁波不同的入射角度和不同的极化方式均有稳定的频率响应特性，即FSS的角度稳定性和极化稳定性。

FSS的角度稳定性和极化稳定性的问题引起了人们的关注：研究表明，加载电介质的方式可以改善大角度入射时FSS的传输特性；交叉排布的直缝单元FSS可以给出电磁波正入射时的极化稳定性。但上述方法都存在一定的缺陷：加载电介质又往往会增加传输损耗；工程应用中往往涉及到大的入射角度，直缝交叉排布结构在这种情况下不能实现极化稳定性。

研究给出新单元的两种FSS结构具有角度稳定性，同时兼具大角度极化稳定性。而拆分单元FSS结构，能够得到更宽的通带带宽，是一种新的展宽通带带宽的设计方法。

FSS结构的角度稳定性

多数的实际应用中入射角度范围大，因此有必要研究大角度入射时FSS结构的频率响应特性。这里我们选取正入射0°和45°两个入射角度进行研究。图1和图2分别为结构1和结构2在TE波0°和45°入射时的频率响应特性曲线。

由图1、图2和表1可以明显地看出，对于电磁波不同的入射角度，结构1的中心频率都稳定在10.6 GHz，中心频率具有很好的角度稳定性、结构2在0°入射情况下，中心频率为10.8 GHz，45°入射时中心频率为10.6 GHz，与结构1的中心频率保持一致，与正入射时中心频率相比漂移量很小，仅为0.2GHz。因此结构2也具有很好的角度稳定性。对于TE极化的入射电磁波，入射角度越大FSS结构的带宽越窄，结构1，0°和45°入射情况下-3 dB带宽由1.6 GHz变窄为0.9 GHz；结构2的-3 dB带宽由3.2 GHz变窄为1. 8 GHz。

FSS结构的极化稳定性

在FSS的实际工程应用中，很多情况下入射波源的极化方式是未知的，因此有必要对两种FSS结构的极化稳定性进行研究。当图形单元为90°旋转对称单元时，电磁波正入射的情况下，对TE与TM波的频率响应特性是相同的。两种结构中的单元均为90°旋转对称单元，因此，正入射情况下两种结构均具有极化稳定特性。FSS的应用往往涉及曲面，比如隐身雷达罩的设计，此时的入射角度范围很大，在这种情况下我们必须考虑大角度入射情况下结构的极化稳定性。

图3和图4分别为两个结构在45°入射时，不同极化方式下的频率响应特性。由两图和表1中的数据，我们可以看出，结构1在45°入射时对于TE和TM两种不同的极化方式，中心频率分别为10.6 GHz和10.4 GHz，中心频率的漂移量仅为0.2 GHz，大角度入射情况下结构1具有很好的极化稳定性能。结构2在45°入射时对于TE和TM两种不同的极化方式，中心频率分别为10.6 GHz和10.8 GHz，中心频率的漂移量仅为0.2 GHz，大角度入射情况下结构2同样具有很好的极化稳定性能。

对于相同的入射角度，TM比TE极化能够给出更宽的带宽，45°入射时，结构1在-3 dB透过率处的带宽，由TE极化的0.9 GHz变宽为TM极化方式下的1.8 GHz；结构2在-3 dB透过率处的带宽，由TE极化的1.8 GHz变宽为TM极化方式下的4 GHz。

两种结构的对比分析

新单元的两种FSS结构同时具有很好的角度和极化稳定性能，同时，通过对比分析可以发现两者具有不同的通带带宽。由表1可以看出，与结构1相比较-3 dB的带宽在TE波正入射情况下由原来的1.6 GHz增大为3.2 GHz，TE波45°入射时由原来的0.9 GHz增大为1.8 GHz，TM波45°入射时由原来的1.8 GHz增大为4 GHz。结构2表现出更宽的通带特性。新单元的拆分几乎没有引起中心频率的变化，只是结构2与结构1相比，具有更宽的通带带宽。因此，在工程应用中可以根据实际需求选择不同的设计结构。

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