电可控频率选择表面的研究及其应用

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sunjing123
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频率选择表面(Frequency Selective Surface,简称FSS),是近些年来备受关注的一种微波器件,可以通过自身的谐振作用在一定频率范围内实现对入射电磁波的带通和带阻的滤波作用。本文围绕这一热点研究课题,在传统无源频率选择表面的基础上,开展了电可控频率选择表面的一系列研究。首先,本文对频率选择表面实现滤波的物理机制进行了探讨,介绍了频率选择表面的分类和基本构型,选择了各方面性能都表现的较为优越的方形环为基本构型,设计了电可控频率选择表面单元模型,并设计了相应的偏置馈电网络,仿真分析了它的滤波特性、对入射波的角度稳定性和极化稳定性,并对它通过调节偏置电压实现中心谐振频率可调的特点进行了深入研究。然后,设计了电磁波吸收、反射电可控的频率选择表面,通过调节偏置电压的通断改变对入射电磁波的吸收和反射,通过调节偏置电压的大小调节吸波的频率范围,并对入射波极化敏感度和角度敏感度进行了仿真分析。将电磁波吸收、反射电可控的频率选择表面应用于战略武器的雷达天线罩中,可以实现隐身与非隐身的灵活切换,具有重要的现实意义。最后,将电可控频率选择表面应用于微带天线实现小型化。提取了基于电可控频率选择表面的超材料的本构参数,在等效介电常数和等效磁导率峰值频率处,设计了两种小型化天线模型,分析了谐振频率和辐射特性,并对小型化天线的中心谐振频率电可调的特点进行了研究。结果表明超材料的超常媒质特性可以大幅度提高天线的小型化程度,这对于小型化天线的研究有重要的理论意义。本文对于电可控频率选择表面及其在电磁波吸收、反射滤波器和小型化微带天线上的应用,进行了较为完整的从理论到设计及仿真验证的一系列研究,首次提出了电磁波吸收反射电可控的频率选择表面,以及基于频率选择表面的电可控小型化微带天线,具有重要的创新意义,为相关学者今后在这一领域内的研究提供了一定的指导意义。
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