2 吸波原理
当电磁波在空气中传播遇到媒质时，由于媒质的阻抗与自由空间的阻抗不匹配，电磁波在空气与媒质界面发生反射和透射。当透射波进入媒质内部后，可通过吸收、散射、干涉等多种手段，将电磁波转换成其他形式的能量，衰耗在媒质内部，从而使材料表面的电磁波反射大大减小。因此，吸波体与空气媒质的阻抗是否匹配对吸波材料的吸波特性具有重要影响。如图2 所示单层吸波结构。
图2 单层吸波结构模型
当电磁波垂直入射时：
式中：Z 为电阻层阻抗； ZS 为介质的特征阻抗； 为电磁波传输系数，且 = 2 √ε r / λ，εr 为介电常数； d 为介质厚度。相应的反射系数为：
式中: ZO 为自由空间的波阻抗。由式( 2) 可知，当Zin =ZO 时，反射系数为0，此时电磁波完全进入吸波材料内部，无电磁波反射，即阻抗匹配。由式( 1) 可知，可以通过调节电阻层阻抗、介质的电磁参数以及介质厚度来改变输入阻抗，从而实现阻抗匹配，其中最容易调节的是电阻层的阻抗。
3 理论分析
在入射波作用下FSS 表现出来的物理现象，可以通过传输线理论近似，因此根据等效电路的原理，加以不同的极化和角度入射条件，可将FSS 单元用相应的电路元件来等效，从而对FSS 进行快捷的分析。有源FSS是在FSS 中加载二极管，使其在不同的偏置电压下呈现出不同的电阻特性，从等效电路的角度看，在分析时可以将二极管等效为一可变电阻，因此采用传输线理论模型,有源FSS 结构可等效为图3 的电路模型。
图3 等效电路
在这个模型中，金属板等效为短路面，介质层等效为一段传输线，短路面通过介质层接到频率选择表面上，其阻抗表现为：
式中: ZO 为自由空间阻抗，由FSS 引入的电抗，即通过串联电感L S 和电容CS 表示; PIN 二极管用可变电阻作为其模型，由外接偏置电流来调节其阻抗。当频率选择表面表现为一定容性时就会产生谐振。在谐振点上，电阻负载将吸收掉大量的电磁波能量。由此模型可以得出:
