基于PIN管和电感的可切换频率选择表面设计

论文摘要

可切换频率选择表面(Frequency Selective Surface,FSS)等效于无源频率选择表面在某一个频段内的来回搬移,能够主动的改变频带的位置来适应外部环境的变化。因此本文基于等效电路法,重点研究了多通带可切换频率选择表面的实现方式以及对于电磁波的透过率的优化,并对设计的FSS进行了仿真设计以及加工测试。本文的主要工作以及创新点如下:(1)首先,总结并设计并优化了4类可切换频率选择表面的实现方式,结合等效电路法分析了FSS的电磁特性及其工作原理,并对比分析了这4类可切换频率选择表面的优缺点。(2)其次,整合PIN管和电感对可切换频率选择表面的优点,基于方环缝隙FSS并考虑多屏对于频率选择表面的影响,设计了一款基于PIN管和电感的六边形缝隙可切换FSS。考虑到PIN二级管和电感的阻抗对于频率选择表面的影响以及有源器件本身作为馈线的影响,在FSS单元之间交替的加载PIN二级管和电感,控制上下层PIN二级管的通断可以实现FSS在某一频段的任意切换,且通带谐振频点处的透过率都大于90%,多个通带之间的任意切换显著提高了频率选择表面的灵活性以及在天线隐身方面的应用范围。(3)最后,对设计的基于PIN管和电感的六边形缝隙可切换FSS进行了优化,把PIN二级管和电感串联作为一个整体加载在FSS单元之间,即作为馈线,又作为阻抗来影响FSS的电磁特性,控制上下层PIN二级管的通断也可以实现FSS在某一频段内任意三个通带之间随意切换,且具有更好的电磁波透过率和带外陡降特性,强化了在天线隐身应用中的精确度。

论文目录

摘要

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第一章绪论

1.1 研究内容及意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 频率选择表面研究现状

1.2.2 有源频率选择表面研究现状

1.3 论文内容安排

第二章 FSS电磁特性分析

2.1 FSS基本概念

2.2 等效电路分析法

2.2.1 等效电路法分析FSS

2.2.2 贴片型的等效电路

2.2.3 缝隙型的等效电路

2.3 影响FSS电磁性能因素

2.3.1 FSS单元形状与尺寸

2.3.2 FSS单元排布方式与间距

2.3.3 介质加载

2.3.4 入射波影响

2.3.5 栅瓣分析

2.4 本章小结

第三章可切换FSS设计

3.1 基于PIN管的可切换FSS

3.1.1 PIN二极管介绍

3.1.2 实现机制

3.1.3 仿真结果与分析

3.2 基于变容管的可调谐FSS

3.2.1 变容二极管介绍

3.2.2 实现机制

3.2.3 仿真结果与分析

3.3 基于电感的可切换FSS

3.3.1 电感介绍

3.3.2 实现机制

3.3.3 仿真结果与分析

3.4 机械调节的可切换FSS

3.4.1 实现机制

3.4.2 仿真结果与分析

3.5 本章小结

第四章 PIN二极管和电感对FSS的影响

4.1 系统设计

4.2 仿真结果分析

4.2.1 对于插入损耗的优化设计

4.2.2 对于角度稳定性的优化设计

4.3 FSS制作与分析

4.3.1 横电磁波室测试法

4.3.2 测试结果分析

4.4 优化设计

4.4.1 系统设计

4.4.2 仿真结果分析

4.5 本章小结

第五章总结与展望

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文

附录2 攻读硕士学位期间撰写的专利

附录3 攻读硕士学位期间参加的科研项目

致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 魏永安

导师: 朱剑

关键词: 频率选择表面,多通带,可切换,电感

来源: 南京邮电大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 物理学,无线电电子学,无线电电子学,电信技术

单位: 南京邮电大学

分类号: O441.4;TN820;TN312

DOI: 10.27251/d.cnki.gnjdc.2019.000233

总页数: 74

文件大小: 2228K

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