频率选择表面(Frequency Selective Surface,FSS)是由金属贴片或缝隙单元组成的二维周期阵列结构,因其对不同频率和极化的入射波表现出不同的频率响应,因此被广泛地应用于各个领域。随着现代无线通信的快速发展,具有小型化特征和多个独立频带的FSS逐渐成为研究的热点,而在多频带的设计中还涉及到频带之间的间距问题,尤其是在一些频带间隔紧密的场合,对具有相近频带响应的双频FSS有很大的需求。本文主要针对频率选择表面的低频率比和小型化特性展开研究,具体研究内容如下:本文首先分别简述了小型化FSS、多频段FSS和低频率比FSS的实现方法与研究现状。之后从等效电路出发介绍了FSS的基本谐振原理和谐振结构,分析了影响其频响特性的一些重要参数,主要包括单元结构形式、层间距、入射波的角度和极化方式,为后续FSS单元的具体设计和优化提供理论指导和依据。提出了在双频带通型FSS设计过程中可能出现的“频点缩减”问题,具体表现为:在根据基本电路模型向实际模型转化的过程中,出现了原本相互独立的两个谐振点的其中一个明显缩小乃至几乎消失的现象。通过对比不同的等效电路结构,深刻剖析了产生此现象的原因,是由于两个谐振回路间临近的金属条带产生的耦合效应改变了原本的电路结构,阻碍了电流流通,因此产生了不同的频率响应。为了验证以上理论分析的正确性,在电磁仿真软件中进一步建立简易模型,观察和对比了其表面电流分布,以证实此前的结论。最后,针对此现象,提供了两种初步解决设想,一种是采用三角形的单元结构,另一种是将其中一个谐振回路在单元内进行翻转,目的都是为了尽量隔离两个回路中的相邻感性金属条带,减弱其产生的耦合效应。设计了一种平行贴片与曲折条带相结合的频率选择表面,该结构通过将两个谐振回路分别置于单元对角线的位置,减弱了回路间所产生的耦合效应,从而实现了相互独立的双通带特性。利用面积大小不同数值相近的平行金属贴片分别控制高低谐振频点,不仅达到了较低的频率比值,还产生了较大的层间电容,实现了低剖面特性,提高了小型化程度。此外,通过贴片边长的参数仿真实验,证明了频带间的独立性。通过观察表面电流和电场分布,建立了和单元结构一一对应的等效电路模型。仿真结果表明,该结构在1.05GHz-1.3GHz和1.45GHz-1.69GHz的频段内实现了良好双通带特性,频率比值低至1.25,且在主工作频带外的三倍频内未出现多余的谐振点,表现为良好的带外反射特性。设计了一种嵌套曲折条带型频率选择表面,利用两条曲折且相互嵌套的金属条带排布在单元的右上三角区域内,每条金属条带分别控制一个极化的高低谐振点,且两条带的物理长度相近以获得低频率比值。通过金属通孔连接上下平面的金属条带,达到充分利用空间的目的,大大提高了其小型化程度。通过相同的关于单元对角线对称实现双极化的方式,提出了相似的平行贴片对称型FSS单元结构,以单极化模型阐述了其利用中间条带的隔离作用避免产生频点缩减现象的有效性。仿真结果表明,两个结构分别在1.45GHz和1.78GHz,以及1.69GHz和2.12GHz处产生带通型谐振频点,频率比分别为1.22和1.25。