基于人工电磁材料的全介质频率选择表面的研究

发布时间：2017-06-28 14:20

  本文关键词：基于人工电磁材料的全介质频率选择表面的研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：频率选择表面(Frequency Selective Surface,FSS)是一种二维平面周期结构,通常由金属贴片或者孔径单元构成,对不同工作频段、极化方式和入射角度的电磁波具有频率选择作用,常被用作空间滤波器,在军事隐身、电磁兼容、电子对抗、微波通信等领域也有广泛应用。国内外学者对利用金属单元设计的频率选择表面进行了大量的研究,其主要问题是工作带宽较窄,设计结构较复杂。尤其是在高功率电磁波照射下,频率选择表面金属部分易产生电弧,表面波损耗会增加,频率选择特性变差。针对这些情况,本文主要做了以下研究工作:首先,研究了频率选择表面的基本概念、分析方法及其在电磁和通信领域的主要应用;介绍了人工电磁材料的基本理论及其特殊电磁性质,并研究了利用等效媒质理论研究周期结构,以及如何提取人工电磁材料的本构参数。其次,利用全波仿真软件研究了影响频率选择表面传输特性的因素。主要研究了单元形状、单元尺寸、单元间距、介质加载、多屏级联、排列方式以及入射波极化方式和入射角度等对其性能的影响。并利用高介低损微波陶瓷设计了一种带阻型全介质FSS。最后,设计了一种具有“开关”功能的纯介质频率选择表面,该FSS结构可以实现通带和阻带之间的切换。利用等效媒质理论分析了其工作原理,使用全波仿真软件研究了介质柱内部电场磁场分布。在微波暗室内对FSS样品进行实验测量,测量结果和仿真结果基本吻合。
【关键词】：频率选择表面 人工电磁材料 全介质
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O441;TN713
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 绪论8-16
• 1.1 概述8-9
• 1.2 研究背景与意义9
• 1.3 国内外研究现状9-11
• 1.4 频率选择表面的应用11-14
• 1.4.1 混合雷达罩11-12
• 1.4.2 带阻滤波器12-13
• 1.4.3 副反射器13-14
• 1.5 本章小结14-16
• 第二章 基本理论与分析方法16-31
• 2.1 频率选择表面工作原理16-18
• 2.1.1 贴片型FSS工作原理[22]16-17
• 2.1.2 孔径型FSS工作原理[23]17-18
• 2.2 栅瓣现象和Wood奇异18-20
• 2.2.1 栅瓣现象18-20
• 2.2.2 Wood奇异20
• 2.3 频率选择表面的分析方法20-22
• 2.3.1 变分法21
• 2.3.2 等效电路法21
• 2.3.3 模式匹配法21-22
• 2.3.4 互阻抗法22
• 2.3.5 差分法22
• 2.4 人工电磁材料22-30
• 2.4.1 人工电磁材料的概念22-25
• 2.4.2 左手材料的特殊物理性质25-27
• 2.4.3 等效媒质理论27-30
• 2.5 本章小结30-31
• 第三章 影响频率选择表面特性的参数研究31-46
• 3.1 FSS主要技术参数31
• 3.2 常见FSS结构单元31-33
• 3.3 SS性能的因素33-45
• 3.3.1 单元形状对传输特性的影响33-35
• 3.3.2 单元尺寸对传输特性的影响35-37
• 3.3.3 单元周期对传输特性的影响37
• 3.3.4 单元排布方式的影响37-39
• 3.3.5 介质层加载的影响39-42
• 3.3.6 多屏FSS级联结构42-43
• 3.3.7 入射波角度和极化方式的影响43-45
• 3.4 本章小结45-46
• 第四章 全介质频率选择表面的设计和研究46-55
• 4.1 设计背景46
• 4.2 基于人工电磁材料理论设计全介质FSS46-50
• 4.3 一种具有开关功能的全介质FSS的设计50-52
• 4.4 全介质FSS样品的实验测试与结果分析52-54
• 4.5 本章小结54-55
• 第五章 总结与展望55-56
• 参考文献56-58
• 附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文58-59
• 附录2 攻读硕士学位期间申请的专利59-60
• 致谢60

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