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任意极化下有源FSS的研究

作　者: 丁吉
导　师: 徐金平
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 电磁场与微波技术
关键词: 频率选择表面(FSS) 有源频率选择表面(Active FSS) 等效电路法馈电网络极化方式
分类号: TN011
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 55次
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内容摘要

频率选择表面(FSS)是由大量的无源谐振单元,按一定的规律排列组成的周期性的阵列结构。它可以有选择地实现电磁波的传输或反射,本质上是一种空间滤波器。有源FSS在微波频段有着广泛的应用。我们可以利用FSS的频率选择特性制作隐身雷达罩,在雷达工作频段之外降低飞行器头向RCS,大大提高隐身性能,增强飞行器的生存能力;频率选择表面可结合武器装备的金属表面构成电路模拟吸波材料,当这种材料被应用武器平台表面时,可较好地改善武器平台的电磁环境。但由于传统FSS设计工作带宽、谐振频率等参数是固定的,不能适应外部电磁环境的变化。针对这一缺点,国外提出了有源频率选择表面(Active FSS)。本文以X波段的应用需求为背景,以缝隙型有源FSS为主要对象,使用HFSS电磁仿真软件对有源FSS进行分析,在有源FSS的谐振特性、电抗加载、馈电网络等方面进行了以下研究:1.对常见FSS谐振单元和复合单元FSS的谐振特性进行了研究;对影响谐振特性的因素,如单元的几何结构、介质加载方式等进行了归纳、总结。2.在研究有源FSS透射与反射特性方面,利用等效电路对其谐振特性的可调原理进行解释,应用HFSS仿真软件分析了有源FSS在不同感抗加载时的频响特性,研究了双层有源FSS的频响特性。3.提出了一种考虑馈电网络影响的FSS结构设计方案,接着使用电磁仿真软件进行了FSS结构与馈电网络一体化的建模仿真分析与优化设计,最终优化设计出了在X波段内频率可调,对入射角以及极化方式不敏感的可电控缝隙型FSS结构。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-11
第一章绪论  11-14
  1.1 课题研究背景和意义  11
  1.2 国内外研究现状分析  11-12
  1.3 本文内容安排  12-14
第二章频率选择表面研究  14-31
  2.1 谱展开法  15-19
    2.1.1 Floquet 定理  15-16
    2.1.2 一维周期结构的位矢量  16-17
    2.1.3 二维周期结构的位矢量  17-18
    2.1.4 阵列的二次辐射场  18-19
  2.2 等效电路法  19-22
    2.2.1 金属带栅  19-20
    2.2.2 贴片型偶极子周期阵列  20-21
    2.2.3 缝隙型偶极子周期阵列  21-22
  2.3 FSS 的基本参数  22-27
    2.3.1 单元形状  22-23
    2.3.2 单元尺寸  23-24
    2.3.3 单元间距  24
    2.3.4 栅格排布方式  24-25
    2.3.5 介质加载  25-26
    2.3.6 缝隙宽度  26-27
  2.4 多频FSS  27-31
    2.4.1 双频段FSS  27-28
    2.4.2 三频段FSS  28-31
第三章有源频率选择表面研究  31-48
  3.1 带阻型有源FSS  31-35
    3.1.1 方环贴片型有源FSS  31-33
    3.1.2 十字环贴片型有源FSS  33-35
  3.2 带通型有源FSS  35-43
    3.2.1 方环缝隙型有源FSS  35-38
    3.2.2 十字环缝隙型有源FSS  38-41
    3.2.3 耶路撒冷缝隙型有源FSS  41-43
  3.3 双层有源FSS  43-46
    3.3.1 中间介质层的介电常数对双层FSS 的影响  44
    3.3.2 中间介质层的厚度对双层FSS 的影响  44-45
    3.3.3 不同电抗对双层FSS 的影响  45-46
  3.4 多频有源FSS  46-48
第四章 X 波段可电控FSS 设计  48-60
  4.1 PIN、微波变容二极管的等效电路  48-52
    4.1.1 微波变容二极管的结构、等效电路和主要参数  48-50
    4.1.2 PIN 管的结构、等效电路和主要参数  50-52
  4.2 有源FSS 的馈电网络  52-53
  4.3 对入射角与极化不敏感性的十字缝隙型有源FSS 设计  53-57
    4.3.1 十字缝隙型FSS 的等效电路模型  53-54
    4.3.2 馈电网络设计  54-55
    4.3.3 有源FSS 单元各参数对频响特性的影响  55-57
  4.4 仿真结果分析  57-60
第五章总结与展望  60-61
参考文献  61-63
致谢  63-64
在学期间的研究成果及发表的学术论文  64

任意极化下有源FSS的研究

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