صفحات انتخاب فرکانس

صفحات انتخاب فرکانس صفحات انتخاب فرکانس ( frequency selective surfaces ) که به اختصار FSS گفته می شوند به چینش منظم یا غیر منظم اشکال مختلف که معمولاً از جنس فلز گویند که جهت عبور یا عدم عبور محدوده ای از فرکانس ها، به کار گرفته می شوند. به دلیل اهمیت و کارایی قابل قبول آن ها مخصوصاً در فرکانس های بالا، از آن ها به عنوان پوشش ( radome ) و برای کنترل سطح مقطع راداری ( radar cross - section ) استفاده می شود. امروزه به دلیل پیچیدگی در محاسبات این نوع فیلترها هنگام بالا رفتن تعداد تکرارها ( و تأثیر متقابلی که هر جریان بر جریان های مجاور می گذارد ) ، تحقیقات به سمت ساخت فیلترهایی با خاصیت انتخاب فرکانس ذاتی ( inherent frequency selective surfaces ) بیشتر انجام می شود.
مراحل ساخت فیلتر FSS به روش سنتی:
• با استفاده از دستگاه تبخیر ( evaporator ) ، یک لایه بسیار نازک فلز بر روی زیر لایه عایق ( substrate ) که از جنس پلی اتیلن یا پلی پروپیلن است، در مرتبه صد نانومتر، ایجاد می شود.
• لایه نازکی از مقاومت های نوری ( photo resist ) با چرخش نمونه در سرعت بسیار بالا، روی فلز ایجاد می شود و می نشیند.
• هنگامی که مقاومت های نوری روی نمونه قرار گرفت، با استفاده از تابش نور فرابنفش و یک شابلون از جنس جوهر یا فلز روی شیشه، شکل کلی فیلتر را بدست می آوریم.
• حال لایه مقاومت نوری که در معرض نور فرابنفش بوده است را با محلول، از بین می بریم.
• در این مرحله با اسید، فلزی که روی آن مقاومت نوری قرار ندارد، از بین می رود ( آن جاهایی که مقاومت نوری دارد، در این مرحله آسیبی نمی بینند )
• در نهایت، مقاومت نوری روی فلز باقی مانده را با حل کننده، از بین می بریم و فیلتر آماده می گردد.
تشریحی ریز بینانه از فیلترهای FSS اگر الکترون آزادی حرکت در راستای میدان الکتریکی را داشته باشد ( شکل a ) ، در همان جهت به نوسان می افتد و انرژی موج رسیده به آن، تبدیل به انرژی جنبشی الکترون شده و در واقع، مقدار انرژی خیلی کمی از صفحه عبور خواهد کرد. در غیر این صورت، اگر الکترون امکان و آزادی جابجایی در راستای میدان الکتریکی را نداشته باشد ( شکل b ) آنگاه انرژی کمی توسط الکترون جذب شده، مقدار زیادی از انرژی تابیده شده به صفحه، از آن عبور خواهد کرد.
برای تشریح بهتر این نوع فیلترها، فرض کنید یک موج با فرکانس بالا ( طول موج کم ) و موج دیگری با فرکانس پایین ( طول موج زیاد ) ، به فیلترهای شکل بالا، تابیده شوند. ( میدان الکتریکی یک بار عمود بر خطوط فلزی و یک بار موازی با آنها ) اگر موج با طول موج زیاد، به فیلتر شکل a بتابد، الکترون ها پس از این که در وضعیت شکل b قرار گرفتند، به مدت زیادی در آن حالت باقی می مانند ( به دلیل فرکانس پایین موج تابیده شده ) و در نتیجه انرژی کمی از موج تابیده شده صرف انرژی جنبشی الکترون ها می شود. در همین شکل a تصور کنید که موجی با فرکانس بالا بتابد. چون پلاریته میدان الکتریکی به سرعت تغییر می کند، الکترون ها هم به سرعت تغییر وضعیت می دهند و انرژی زیادی از موج تابیده شده تبدیل به انرژی جنبشی الکترون ها می شود و در نتیجه انرژی عبوری از صفحه خیلی کم است. پس این فیلتر، یکی فیلتر پایین گذر برای امواج با پلاریزاسیون خطی میدان الکتریکی در راستای عمود بر خطوط فلزی فیلتر می باشد. همین استدلال را برای فیلتر شکل c می توان انجام داد. اگر موجی با فرکانس پایین به فیلتر شکل c بتابد، به دلیل طول موج بالای موج تابیده شده، الکترون کل مسیر فلز را طی می کند و انرژی زیادی از موج می گیرد و بالعکس، برای امواج با طول موج کم، الکترون مسافت خیلی کمی را هر بار طی می کند که اصلاً شتاب نرفته و مقدار انرژی کمی از موج صرف انرژی جنبشی آن ها می شود و انرژی زیادی از صفحه، عبور می کند و در نتیجه این فیلتر، یکی فیلتر بالا گذر برای امواج با پلاریزاسیون خطی میدان الکتریکی موازی با خطوط فلزی فیلتر می باشد. در شکل زیر، خطوط فلزی بلند، به دلیل داشتن خاصیت القایی، با یکی سلف تقریب زده می شود. اما اگر همین شکل، به صورت تکه به تکه، قرار گیرد، دارای خاصیت سلفی و خازنی می شود که برای ساختن فیلترهای band - reject استفاده می شود.