飞行器天线罩是位于飞行器前端保护雷达系统免受外界恶劣环境影响的电磁功能构件。现代飞行器的发展对天线罩提出了“带内高透波、带外强隐身”的高性能要求。频率选择表面天线罩(简称“频选天线罩”)是现阶段满足上述高性能要求的主要途径。然而,由于采用加载频率选择表面(Frequency Selective Surface,FSS)的罩壁结构,导致获取结构参数与电性能间映射关系更为困难,对频选天线罩的高性能设计提出了挑战。同时,频选天线罩多采用流线形外形,电磁波入射角度变化范围大,其服役性能要求罩壁结构的透波特性在大入射角度范围内保持稳定,增加了频选天线罩的设计难度。此外,由于缺少电性能快速分析算法,难以在设计过程中快速评估电性能以优化设计方案,多依靠商业软件/实验手段对最终设计结果进行电性能验证,导致频选天线罩的研制存在设计周期长、产品性能达标率有待提高等问题。因此,如何在保障高性能要求的基础上实现快速设计,是频选天线罩研制过程中需要解决的关键问题。该问题的解决对频选天线罩的性能提升与推广应用,促进相关武器装备的发展,具有重要意义。本文针对高性能频选天线罩快速设计问题,从FSS透波特性分析方法入手,研究FSS结构设计方法和宽角域稳定透波特性保障策略,形成频选天线罩罩壁结构设计方法,设计出满足高性能要求的罩壁结构。同时,结合天线罩廓形方程,利用改进的平面波谱-表面积分法,进行电性能的快速分析,进而指导罩壁结构二次优化,实现高性能频选天线罩快速设计。主要研究内容如下:(1)FSS透波特性分析方法。从微观角度阐述FSS工作机理,研究用于FSS透波特性分析的等效电路法,重点介绍等效电路模型建模策略及等效电路参数提取方法,实现FSS透波特性的快速分析;建立基于时域有限差分法的数值仿真模型,借助周期性边界条件及吸收性边界条件,实现FSS透波特性的高精度分析。(2)针对FSS结构设计问题,分别提出基于离散粒子群算法及像素重叠技术的结构设计方法和基于等效电路模型的结构设计方法。前者利用“0/1”序列实现FSS结构的离散域编码,采用像素重叠技术解决FSS单元结构存在临界连接点的问题,借助离散粒子群算法实现结构设计。后者利用等效电路模型,建立等效电路参数与透波特性间函数关系,采用曲线拟合技术获得最优化结构参数。实验证明,两种方法均可实现透波特性约束下的结构设计,但后者更适合于快速确定最优化FSS结构参数。(3)针对透波特性随入射角度畸变问题,从提高谐振频率和带宽角度稳定性两方面入手,研究宽角域稳定透波特性保障策略。采用单元曲折技术和集总元件加载技术设计出多种小型化FSS,有效地提高了谐振频率角度稳定性;提出在FSS阵列外侧加载由高/低介电常数介质层构成的层叠结构的带宽角度稳定性保障策略,实现了宽角域恒定带宽设计。(4)将基于等效电路模型的FSS结构设计方法和宽角域稳定透波特性保障策略有机融合,提出具有稳定透波特性的单/双频带罩壁结构设计方法和具有陡截止及宽频带带外抑制特性的罩壁结构设计方法。实验结果表明,设计的具有“带内高透波、边缘陡截止、带外宽频带抑制”透波特性的罩壁结构,可在1～40GHz阻带内提供一个工作在10GHz、带宽为1.2GHz的稳定通带,且通带与阻带间的过渡频带带宽仅为0.26GHz和0.6GHz,同时,透波特性在0°-60°范围内保持稳定。(5)针对频选天线罩电性能分析问题,提出罩壁结构透射系数预设方案,建立了改进的平面波谱-表面积分法。该方法采用时域有限差分法预先计算罩壁结构透射系数插值点,利用三次样条函数理论,建立了求解透射系数的数学模型,实现任意入射角度下透过系数的快速计算,避免了大量重复计算,可以快速计算出天线罩外表面的透射场,从而利用表面积分技术计算辐射远场,实现电性能的快速分析,为频选天线罩快速设计提供了高效而准确的技术手段。最后,利用罩壁结构设计方法设计出满足透波特性要求的罩壁结构,结合具体天线罩廓形方程,利用改进的平面波谱-表面积分法,分析罩壁结构参数变化对天线罩电性能的影响,指导罩壁结构二次优化,实现高性能频选天线罩的快速设计。