基于标度关系的频率选择性表面容差感知设计

《IEEE Transactions on Components, Packaging and Manufacturing Technology》：Tolerance-Aware Design of Frequency Selective Surfaces Based on a Scaling Relationship

　　**摘要：**本文通过一个基于物理的、基于标度的框架，研究了制造公差对频率选择表面（FSS）电磁性能的影响。加工公差 T 在外尺寸和导体宽度上引入相互独立的偏差，从而在单元周期结构的最小区域中产生非均匀几何扰动并对其进行放大。由于 FSS 结构的谐振行为受这些关键特征主导，此类扰动会导致谐振频率出现可测量的偏移，即相对偏差 Δf。研究系统性地采用多组全波电磁仿真，涵盖多种 FSS 几何结构、工作频段及公差等级，以考察加工精度与谐振频率偏差之间的关系。当以归一化参数 T/w（其中 w 表示导体宽度）进行分析时，不同几何结构和频段的仿真结果收敛于一条线性趋势。该行为可由回归分析得到的关系式 Δf(%) ≈ 40·(T/w) 来描述，从而提供了一个紧凑的公差-性能模型，能够捕捉所分析的各种 FSS 几何结构之间的共同标度趋势。所提出的公式将加工引起的几何扰动与射频性能联系起来，并可根据性能规格直接估算允许的加工公差范围。该框架支持公差感知设计，并有助于根据加工能力和电磁性能要求选择合适的制造技术。