频率选择表面(Frequency Selective Surface,FSS)是一种由金属谐振单元排布组成的周期结构,对照射在其表面上的电磁波具有选择透过特性。由于其空间滤波器的特性在电磁学领域具有很高的应用价值,因此对高性能的FSS研究与设计一直是一个热点研究方向。本文针对FSS的一些重要性能进行了研究,包括FSS的角度稳定性,小型化特性以及吸波特性。本文的主要研究工作包括以下几个方面:1.介绍了FSS的工作原理和主要的结构形式,讨论了栅瓣现象的形成原因和避免栅瓣出现的条件,之后基于简单结构的FSS单元分析了一些重要参数对其传输性能的影响,并总结了其规律,对后文设计高性能的FSS单元具有指导意义。2.设计了一种高角度稳定性的宽带带阻型FSS。通过对一些基本单元的性能对比选择了带宽性能和角度稳定性均良好的方环形单元作为初级结构,通过弯折变形,提高了单元的角度稳定性;通过引入金属化通孔,实现了带宽的拓宽。利用等效电路法,通过一组计算等效电路的相关经验公式分析了该FSS单元的谐振原理。仿真结果表明,该设计的FSS单元分别处于TE和TM极化电磁波照射下,在0°到85°的入射角范围内,角度稳定性良好,并且相对工作带宽相比初级结构从21.2%提高到了61.2%。将本设计的FSS加工后进行测试,测试结果与仿真结果吻合,说明该FSS具有良好的角度稳定性和宽带特性。3.设计了一种小型化双频带通型FSS。通过对简单的FSS结构的金属条带在介质层表面内进行弯折处理,在介质层表面内增加了电流路径,提高了小型化效果;接着在引入了金属化通孔,在介质层间增加了电流路径,实现了更高的小型化效果。同时,金属化通孔的引入使FSS单元在高频处增加了一个谐振点,实现了双频带通效果。仿真结果表明,该设计的FSS3单元在1-10GHz频段内具有两个谐振点:2.7GHz和7.2GHz,单元尺寸为0.045λ(λ是对应于低频谐振频率波长),实现了良好的小型化效果。4.设计了一种小型化宽带吸波型FSS。通过对吸波型FSS的理论和结构参数进行了分析,总结了它们对谐振频点和吸波带宽的影响;通过对该吸波型FSS单元中添加新的谐振结构,拓展了吸波带宽;研究了该吸波型FSS单元的小型化方法,通过吸波结构的级联,设计出了一种具有小型化效果的单元。仿真结果表明,最终的吸波型FSS单元达到90%吸波率的相对带宽为145%以上,并且与原本的吸波型FSS相比,单元的物理长度缩小了35%,实现了小型化效果。