新型亚波长周期结构电磁特性的参数化调控方法研究
发布时间：2020-12-11 11:30
随着雷达探测技术的飞速发展,信息化作战环境下的战略优势已经越来越依赖于飞行器的优秀隐身性能和电子装备的复杂电磁环境兼容性能。作为现代化战争中保证战略打击和突防任务的关键核心,以周期结构为基础的电磁特性调控技术研究已经引起了世界各军事强国的高度重视。同时,由于目前的电磁特性调控结构复杂,设计流程缺乏明确指导,给有效的工程应用带来了极大的挑战。如何实现小型化、实用化、灵活的频率/极化特性调控结构仍然是亟待解决的重大科学和工程问题。本文针对目前周期结构电磁特性调控技术研究的局限,首先系统研究了电磁场耦合（J-型）和电感耦合传输线谐振（K-型）的微小型频率选择表面（Miniaturized-Element Frequency Selective Surface,MEFSS）的参数化综合设计过程,并通过比较J-型和K-型MEFSS的结构及性能,验证了 K-型MEFSS的优越性;在此基础上,以周期结构的等效电路模型为基础和研究主线,深入研究了具有双频响应的高阶带通MEFSS结构和参数化综合设计过程,并进一步深入研究了具有低剖面高选择性的混合谐振三阶带通MEFSS的设计技术与参数化综合过程,这两种M...
【文章来源】：西北工业大学陕西省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：152 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－１?ＦＳＳ雷达天线罩的隐身原理示意图??
过加载构成的ＦＳＳ结构称为有源频率选择表面，也称可调谐主动频率选择表面，它们已??被广泛应用到天线、雷达罩以及微波吸波等领域？；７１］。??图１－４?（ａ）和图１－４?（ｂ）分别示出了美国密歇根大学安娜堡分校Ｋ．?Ｓａｒａｂａｎｄｉ课题??组设计的基于加载无源器件［７２］和有源器件［７３］的两种小型化ＦＳＳ结构。集总元件中，集??总电容和集总电感属于无源器件，从而设计过程无需考虑馈电网络，设计更加便捷。Ｋ．??Ｓａｒａｂａｎｄｉ课题组［７２；７４：７５］、英国的谢菲尔德大学Ｒ．?Ｊ．?Ｌａｎｇｌｅｙ课题组［７６－７９］以及国内南京理??工大学宗志园课题组［８（）］等通过对ＦＳＳ单元加载集总电容和电感器件缩减了周期单元尺??寸，并实现了谐振频率的可调。集总元件中ＰＩＮ二极管和变容二极管属于有源器件。其??中，ＰＩＮ口极管在正反向偏置电压下具有开关特性，而变容二极管的电容值随电压变化??连续可调。在有源加载技术中＞．Ｋ．?Ｓａｒａｂａｎｄｉ课题组设计种对介质板双面均加载变??容管的小型化单元［７３］，ＦＳＳ结构如图１－４?（ｂ）所示。另外，他们还设计了一种双面加载??变容ｎ及管的微小型矩形环结构［８１］。新加坡南洋理ｎ：大学的沈忠祥教授［８２］、印度的Ｓ．??Ｇｈｏｓｈ学者［８３］以及国内西安电子科技大学的姜文课题组［８４］、哈尔滨工业大学的吴群课题??组Ｐ７］、西北工业大学的万国宾课题组和张麟兮课题组１８５］与空军工程大学的林宝勤＿等??人也对变容管和ＰＩＮ二极管加载技术进行了研究。加载ＰＩＮ?Ｃ极管或变容二极管后，不??仅可用于缩减ＦＳＳ的单元尺寸
?＂??Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ?ｓｌａｂ４?—??图１－３采用Ｍｉｎｋｏｗｓｋｉ分形单兀的ＦＳＳ结构［６９］??近年来，集总元件也被应用到小型化ＦＳＳ结构中。集总元件包括电容器、电感器、??ＰＩＮ二极管以及变容二极管等，将这些元件加载到ＦＳＳ中可以缩减ＦＳＳ的单元尺寸。通??过加载构成的ＦＳＳ结构称为有源频率选择表面，也称可调谐主动频率选择表面，它们已??被广泛应用到天线、雷达罩以及微波吸波等领域？；７１］。??图１－４?（ａ）和图１－４?（ｂ）分别示出了美国密歇根大学安娜堡分校Ｋ．?Ｓａｒａｂａｎｄｉ课题??组设计的基于加载无源器件［７２］和有源器件［７３］的两种小型化ＦＳＳ结构。集总元件中，集??总电容和集总电感属于无源器件，从而设计过程无需考虑馈电网络，设计更加便捷。Ｋ．??Ｓａｒａｂａｎｄｉ课题组［７２；７４：７５］、英国的谢菲尔德大学Ｒ．?Ｊ．?Ｌａｎｇｌｅｙ课题组［７６－７９］以及国内南京理??工大学宗志园课题组［８（）］等通过对ＦＳＳ单元加载集总电容和电感器件缩减了周期单元尺??寸，并实现了谐振频率的可调。集总元件中ＰＩＮ二极管和变容二极管属于有源器件。其??中，ＰＩＮ口极管在正反向偏置电压下具有开关特性，而变容二极管的电容值随电压变化??连续可调。在有源加载技术中＞．Ｋ．?Ｓａｒａｂａｎｄｉ课题组设计种对介质板双面均加载变??容管的小型化单元［７３］
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种双频带频率选择表面的设计[J]. 谢冰芳,丁旭旻,吴群. 微波学报. 2017(S1)
[2]电磁超材料研究进展[J]. 梅中磊,张黎,崔铁军. 科技导报. 2016(18)
[3]基于开口椭圆环的高效超宽带极化旋转超表面[J]. 余积宝,马华,王甲富,冯明德,李勇峰,屈绍波. 物理学报. 2015(17)
[4]基于非谐振单元的小型化带通频率选择表面设计[J]. 陈亮,陈夏萌,陈强,白佳俊,付云起. 中国舰船研究. 2015(02)
[5]用最小结构单元频率选择表面实现大入射角宽频带的透波材料[J]. 王丛屹,徐成,伍瑞新. 物理学报. 2014(13)
[6]利用等效电路模型快速分析加载集总元件的微型化频率选择表面[J]. 王秀芝,高劲松,徐念喜. 物理学报. 2013(20)
[7]基于超材料吸波体的低雷达散射截面微带天线设计[J]. 杨欢欢,曹祥玉,高军,刘涛,马嘉俊,姚旭,李文强. 物理学报. 2013(06)
[8]一种加载电阻膜吸波材料的新型频率选择表面[J]. 周航,屈绍波,彭卫东,王甲富,马华,张东伟,张介秋,柏鹏,徐卓. 物理学报. 2012(10)
[9]微型化频率选择表面的设计研究[J]. 徐念喜,冯晓国,王岩松,陈新,高劲松. 物理学报. 2011(11)
[10]一种实现微型频率选择表面通带开关的方法[J]. 徐念喜,高劲松,冯晓国,梁凤超,赵晶丽. 微波学报. 2011(04)
博士论文
[1]光学超材料与手性超材料的电磁特性研究[D]. 宋坤.西北工业大学 2014
本文编号：2910448
【文章来源】：西北工业大学陕西省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：152 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－１?ＦＳＳ雷达天线罩的隐身原理示意图??
过加载构成的ＦＳＳ结构称为有源频率选择表面，也称可调谐主动频率选择表面，它们已??被广泛应用到天线、雷达罩以及微波吸波等领域？；７１］。??图１－４?（ａ）和图１－４?（ｂ）分别示出了美国密歇根大学安娜堡分校Ｋ．?Ｓａｒａｂａｎｄｉ课题??组设计的基于加载无源器件［７２］和有源器件［７３］的两种小型化ＦＳＳ结构。集总元件中，集??总电容和集总电感属于无源器件，从而设计过程无需考虑馈电网络，设计更加便捷。Ｋ．??Ｓａｒａｂａｎｄｉ课题组［７２；７４：７５］、英国的谢菲尔德大学Ｒ．?Ｊ．?Ｌａｎｇｌｅｙ课题组［７６－７９］以及国内南京理??工大学宗志园课题组［８（）］等通过对ＦＳＳ单元加载集总电容和电感器件缩减了周期单元尺??寸，并实现了谐振频率的可调。集总元件中ＰＩＮ二极管和变容二极管属于有源器件。其??中，ＰＩＮ口极管在正反向偏置电压下具有开关特性，而变容二极管的电容值随电压变化??连续可调。在有源加载技术中＞．Ｋ．?Ｓａｒａｂａｎｄｉ课题组设计种对介质板双面均加载变??容管的小型化单元［７３］，ＦＳＳ结构如图１－４?（ｂ）所示。另外，他们还设计了一种双面加载??变容ｎ及管的微小型矩形环结构［８１］。新加坡南洋理ｎ：大学的沈忠祥教授［８２］、印度的Ｓ．??Ｇｈｏｓｈ学者［８３］以及国内西安电子科技大学的姜文课题组［８４］、哈尔滨工业大学的吴群课题??组Ｐ７］、西北工业大学的万国宾课题组和张麟兮课题组１８５］与空军工程大学的林宝勤＿等??人也对变容管和ＰＩＮ二极管加载技术进行了研究。加载ＰＩＮ?Ｃ极管或变容二极管后，不??仅可用于缩减ＦＳＳ的单元尺寸
?＂??Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ?ｓｌａｂ４?—??图１－３采用Ｍｉｎｋｏｗｓｋｉ分形单兀的ＦＳＳ结构［６９］??近年来，集总元件也被应用到小型化ＦＳＳ结构中。集总元件包括电容器、电感器、??ＰＩＮ二极管以及变容二极管等，将这些元件加载到ＦＳＳ中可以缩减ＦＳＳ的单元尺寸。通??过加载构成的ＦＳＳ结构称为有源频率选择表面，也称可调谐主动频率选择表面，它们已??被广泛应用到天线、雷达罩以及微波吸波等领域？；７１］。??图１－４?（ａ）和图１－４?（ｂ）分别示出了美国密歇根大学安娜堡分校Ｋ．?Ｓａｒａｂａｎｄｉ课题??组设计的基于加载无源器件［７２］和有源器件［７３］的两种小型化ＦＳＳ结构。集总元件中，集??总电容和集总电感属于无源器件，从而设计过程无需考虑馈电网络，设计更加便捷。Ｋ．??Ｓａｒａｂａｎｄｉ课题组［７２；７４：７５］、英国的谢菲尔德大学Ｒ．?Ｊ．?Ｌａｎｇｌｅｙ课题组［７６－７９］以及国内南京理??工大学宗志园课题组［８（）］等通过对ＦＳＳ单元加载集总电容和电感器件缩减了周期单元尺??寸，并实现了谐振频率的可调。集总元件中ＰＩＮ二极管和变容二极管属于有源器件。其??中，ＰＩＮ口极管在正反向偏置电压下具有开关特性，而变容二极管的电容值随电压变化??连续可调。在有源加载技术中＞．Ｋ．?Ｓａｒａｂａｎｄｉ课题组设计种对介质板双面均加载变??容管的小型化单元［７３］
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种双频带频率选择表面的设计[J]. 谢冰芳,丁旭旻,吴群. 微波学报. 2017(S1)
[2]电磁超材料研究进展[J]. 梅中磊,张黎,崔铁军. 科技导报. 2016(18)
[3]基于开口椭圆环的高效超宽带极化旋转超表面[J]. 余积宝,马华,王甲富,冯明德,李勇峰,屈绍波. 物理学报. 2015(17)
[4]基于非谐振单元的小型化带通频率选择表面设计[J]. 陈亮,陈夏萌,陈强,白佳俊,付云起. 中国舰船研究. 2015(02)
[5]用最小结构单元频率选择表面实现大入射角宽频带的透波材料[J]. 王丛屹,徐成,伍瑞新. 物理学报. 2014(13)
[6]利用等效电路模型快速分析加载集总元件的微型化频率选择表面[J]. 王秀芝,高劲松,徐念喜. 物理学报. 2013(20)
[7]基于超材料吸波体的低雷达散射截面微带天线设计[J]. 杨欢欢,曹祥玉,高军,刘涛,马嘉俊,姚旭,李文强. 物理学报. 2013(06)
[8]一种加载电阻膜吸波材料的新型频率选择表面[J]. 周航,屈绍波,彭卫东,王甲富,马华,张东伟,张介秋,柏鹏,徐卓. 物理学报. 2012(10)
[9]微型化频率选择表面的设计研究[J]. 徐念喜,冯晓国,王岩松,陈新,高劲松. 物理学报. 2011(11)
[10]一种实现微型频率选择表面通带开关的方法[J]. 徐念喜,高劲松,冯晓国,梁凤超,赵晶丽. 微波学报. 2011(04)
博士论文
[1]光学超材料与手性超材料的电磁特性研究[D]. 宋坤.西北工业大学 2014
本文编号：2910448
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