超材料在有源频率选择表面的应用研究
发布时间：2021-04-10 22:48
频率选择表面（Frequency Selective Surface,FSS）是指由大量相同的谐振单元按一维或二维方向周期排列成的无限大阵列,其本质上相当于一个空间滤波器,可以反射或透射不同频率和不同极化方式的电磁波。有源频率选择表面（Active Frequency Selective Surface,AFSS）是指在无源FSS加载一系列有源器件,来实现电磁特性动态调节的一种新型FSS,其有效地解决了无源FSS不能适应复杂电磁环境这一缺陷。超材料（Metamaterials）是指具有天然材料所不具备的超常物理性质的人工复合结构或复合材料,超常的物理特性使得超材料广泛应用于民航、军事、生活及生产等各个方面,对未来的通信、制造、隐身及探测等技术将带来巨大的变革。本文主要研究了超材料在有源频率选择表面的应用,利用超材料独特的电磁特性,可以有效地增强AFSS的入射角稳定性、极化稳定性以及传输特性的动态调节性。本文的主要研究内容包括以下几个方面:首先,分别介绍了超材料和FSS的定义,并阐述了二者的分析方法。设计了两款新型超材料单元,一款为开口方形环超材料单元,另一款为嵌套三角形环超材料单元,通...
【文章来源】：成都信息工程大学四川省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
开口方形环超材料单元示意图
（a）单元结构 （b）等效电路图 2-5 嵌套三角形环超材料单元示意图表 2-2 嵌套三角形环超材料单元参数值参数 数值(mm) 参数 数值(mm)L517.0 W517.0L613.2 W613.2Q20.3 W74.0H20.5同样利用电磁仿真软件对嵌套三角形环超材料单元进行建模仿真，设置与开口方形环超材料单元相同的边界条件，得到了该超材料单元的 S 参数曲线如图2-6 所示，可以发现：该嵌套三角形环超材料单元同样出现了两个谐振频点，第一个频点在 C 波段内为 3.5 GHz，第二个频点在 S 波段内为 7.1 GHz。-100r(dB)
其结构示意图如图3-1（b）所示，当入射电磁波达到其谐振频率时，孔径型 FSS 表现出全透射的电磁传输特性。（a）贴片型 （b）孔径型图 3-1 两种类型的 FSS 结构示意图由于 FSS 单元的种类繁多，其按形状不同可大致分以下四大类：中心连接型（Center Connected Type）、环型（Loop Type）、内部填充型（Internal filling type）、组合型（Combination type）[38]。其中常见的中心连接型 FSS 单元包括十字形单元、三级子形单元、耶路撒冷十字形单元等；常见的环型 FSS 单元包括圆形环单元、方形环单元、Y 形环单元、十字形环单元等；常见的内部填充型 FSS 单元包括方形板单元、圆形板单元、六边形板单元等；组合型 FSS 单元则根据设计的需求不同，而组合方式也各不相同。常见的四种类型 FSS 单元结构示意图如图 3-2 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种宽带内可调的开关型有源频率选择表面[J]. 姜晓宇,阙肖峰,聂在平,刘兵,郑昌杰. 微波学报. 2016(S2)
[2]超材料的应用及制备技术研究进展[J]. 杜云峰,姜交来,廖俊生. 材料导报. 2016(09)
[3]一种双频段有源频率选择表面的设计[J]. 黄小忠,杨泽波,杜作娟,王超英. 计算机仿真. 2014(09)
[4]基于铁磁共振的超材料研究进展[J]. 毕科,周济,赵宏杰,李勃. 科学通报. 2013(19)
[5]电控开关型频率选择表面研究[J]. 张强,张成刚. 微波学报. 2013(01)
[6]基于AFSS的吸波性能可调的微波吸收体[J]. 王鹏,江建军,别少伟,吴杨,陈谦. 电子元件与材料. 2011(05)
[7]等效电路法分析频率选择表面的双频特性[J]. 王焕青. 系统工程与电子技术. 2008(11)
[8]应用等效电路模型的频率选择表面有效分析[J]. 侯新宇,崔尧,张玉英,王旭刚,刘海军. 西北工业大学学报. 2006(06)
[9]利用集总L-C元件构造的一维metamaterials特性的实验研究[J]. 张东科,张冶文,赫丽,李宏强,陈鸿. 物理学报. 2005(02)
硕士论文
[1]基于十字及方环单元结构的频率选择表面的研究与设计[D]. 赵辉.安徽大学 2017
[2]有源可重构频率选择表面分析与设计[D]. 王良翼.电子科技大学 2013
[3]基于FDTD方法的频率选择表面建模和应用研究[D]. 赵芳芳.南京航空航天大学 2012
[4]基于超材料的频率选择表面的研究[D]. 李松坡.华东师范大学 2010
[5]无源射频标签的微带贴片天线分析与设计[D]. 肖川.西南交通大学 2008
本文编号：3130472
【文章来源】：成都信息工程大学四川省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
开口方形环超材料单元示意图
（a）单元结构 （b）等效电路图 2-5 嵌套三角形环超材料单元示意图表 2-2 嵌套三角形环超材料单元参数值参数 数值(mm) 参数 数值(mm)L517.0 W517.0L613.2 W613.2Q20.3 W74.0H20.5同样利用电磁仿真软件对嵌套三角形环超材料单元进行建模仿真，设置与开口方形环超材料单元相同的边界条件，得到了该超材料单元的 S 参数曲线如图2-6 所示，可以发现：该嵌套三角形环超材料单元同样出现了两个谐振频点，第一个频点在 C 波段内为 3.5 GHz，第二个频点在 S 波段内为 7.1 GHz。-100r(dB)
其结构示意图如图3-1（b）所示，当入射电磁波达到其谐振频率时，孔径型 FSS 表现出全透射的电磁传输特性。（a）贴片型 （b）孔径型图 3-1 两种类型的 FSS 结构示意图由于 FSS 单元的种类繁多，其按形状不同可大致分以下四大类：中心连接型（Center Connected Type）、环型（Loop Type）、内部填充型（Internal filling type）、组合型（Combination type）[38]。其中常见的中心连接型 FSS 单元包括十字形单元、三级子形单元、耶路撒冷十字形单元等；常见的环型 FSS 单元包括圆形环单元、方形环单元、Y 形环单元、十字形环单元等；常见的内部填充型 FSS 单元包括方形板单元、圆形板单元、六边形板单元等；组合型 FSS 单元则根据设计的需求不同，而组合方式也各不相同。常见的四种类型 FSS 单元结构示意图如图 3-2 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种宽带内可调的开关型有源频率选择表面[J]. 姜晓宇,阙肖峰,聂在平,刘兵,郑昌杰. 微波学报. 2016(S2)
[2]超材料的应用及制备技术研究进展[J]. 杜云峰,姜交来,廖俊生. 材料导报. 2016(09)
[3]一种双频段有源频率选择表面的设计[J]. 黄小忠,杨泽波,杜作娟,王超英. 计算机仿真. 2014(09)
[4]基于铁磁共振的超材料研究进展[J]. 毕科,周济,赵宏杰,李勃. 科学通报. 2013(19)
[5]电控开关型频率选择表面研究[J]. 张强,张成刚. 微波学报. 2013(01)
[6]基于AFSS的吸波性能可调的微波吸收体[J]. 王鹏,江建军,别少伟,吴杨,陈谦. 电子元件与材料. 2011(05)
[7]等效电路法分析频率选择表面的双频特性[J]. 王焕青. 系统工程与电子技术. 2008(11)
[8]应用等效电路模型的频率选择表面有效分析[J]. 侯新宇,崔尧,张玉英,王旭刚,刘海军. 西北工业大学学报. 2006(06)
[9]利用集总L-C元件构造的一维metamaterials特性的实验研究[J]. 张东科,张冶文,赫丽,李宏强,陈鸿. 物理学报. 2005(02)
硕士论文
[1]基于十字及方环单元结构的频率选择表面的研究与设计[D]. 赵辉.安徽大学 2017
[2]有源可重构频率选择表面分析与设计[D]. 王良翼.电子科技大学 2013
[3]基于FDTD方法的频率选择表面建模和应用研究[D]. 赵芳芳.南京航空航天大学 2012
[4]基于超材料的频率选择表面的研究[D]. 李松坡.华东师范大学 2010
[5]无源射频标签的微带贴片天线分析与设计[D]. 肖川.西南交通大学 2008
本文编号：3130472
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