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周波数選択板(FSS)

平面上にパッチまたはスリットを周期的に配置し、垂直方向から平面波を入射すると、 特定の周波数で、パッチのときは遮断し、スリットのときは通過します。
計算モデルとしては一つの単位をとり、X方向とY方向に周期境界条件を設定します。 これに上から平面波のパルスを入射します。 入射側に観測点1、出射側に観測点2を置き、S11とS21の周波数特性を見ます。
図1にパッチ型、図2にスリット型のSパラメーターの周波数特性を示します。 文献[1]と比べるといずれも(b)に少しの違いが見られますが(a)と(c)はよく一致しています。 なお、誘電体基板の比誘電率εr=2.6です。

(a)クロスストリップ (b)リング共振器 (c)方形パッチ
文献[1] p.214
図1 パッチ型FSSのSパラメーター
(a)クロススリット (b)スリットリング共振器 (c)方形スリット
文献[1] p.215
図2 スリット型FSSのSパラメーター

図3に遮断時、図4に通過時の電界分布の一例を示します。
入射側では定在波が発生しこれからS11に計算され、 出射側では一定振幅波が発生しこれからS21が計算されます。


図3 遮断時の電界分布

図4 通過時の電界分布

◆入力データ
FSS_patch_a.fdm  FSS_patch_b.fdm  FSS_patch_c.fdm
FSS_slit_a.fdm  FSS_slit_b.fdm  FSS_slit_c.fdm

[1] 宇野 亨, 道下尚文「メタマテリアルアンテナの基礎」コロナ社, 2021.