频率选择表面(Frequency Selective Surface:FSS)作为空间滤波器,是一种对电磁波有滤波特性的平面周期结构。由于其在军事领域和民事领域的广泛应用,FSS研究已经覆盖了微波、毫米波、红外线等波段。论文的主要工作内容总结如下:(1)介绍了经典电磁数值计算方法即时域有限差分算法(Finite Difference Time Domain:FDTD),继而针对它的劣势,介绍了混合半隐式-半显式(Hybrid-Implcit-Explcit)HIE-FDTD 算法。(2)引入了 Floquet定理及周期边界,通过仿真一个FSS单元,可以得到整个周期阵列的传输特性;针对FSS的栅瓣效应,研究了如何抑制栅瓣的出现;进一步研究了 FSS单元结构和尺寸、单元阵列的周期和排布方式、介质材料的厚度和介电常数、FSS层数,入射波的角度和极化状态等参数对FSS性能的影响;分别设计了单通带和双通带FSS结构,通带对入射角变化时比较稳定,并且完成了了加工测试验证,通带特性与仿真结果吻合较好;进一步地,设计了具有多通带特性的FSS,能实现较大的通带比值。(3)基于高性能并行计算框架JASMIN,开发了基于HIE-FDTD的大规模并行算法,实现的程序具有较高的可扩展性,能在成千上万核数的高性能计算机上进行运算,用于分析有限大规模FSS阵列和周期FSS阵列选频特性之间的区别;并且基于石墨烯材料,实现了太赫兹波段多通带石墨烯FSS的大规模并行仿真设计。