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随着电磁探测技术与电磁武器的发展,隐身与电磁防护技术在现代战场上的地位日渐凸显。先进的隐身技术和有效的电磁防护手段能够提高战机与导弹突防能力以及信息化装备的生存力。本文围绕隐身和通信需求,设计了三种小型化传输吸波罩,针对电磁防护问题,研究了能量选择表面(ESS)和限幅频率选择表面(FSS)的优化设计方法,探索了三维防护结构防护机理与设计方法。另外,本文还设计了具有开关特性的小型化传输吸波罩。本文的主要研究工作如下:1.分别设计了基于集总加载和交指方环结构的小型化传输吸波罩。从传输吸波罩一般等效电路模型出发,探讨了介质层的厚度和介电常数与吸波带起始频率之间的关系,分析了传输吸波罩的吸波带起始频率与带通层谐振频率之间间隔对通带插入损耗的影响。所设计小型化传输吸波罩的阻抗层和带通层具有相同的周期尺寸,有效缩短了仿真设计时间,同时该传输吸波罩还拥有宽带吸波特性和较好的角度稳定性。2.设计了双通带传输吸波罩。首先通过集总电容加载技术,设计了通带间隔相近的双通带带通结构;在合理优化阻抗层的基础之上,综合出了双通带传输吸波罩。所设计的双通带传输吸波罩不仅具有两个频率相近的通带,还具有宽带吸波特性和较好的角度稳定性。3.研究了ESS和限幅FSS结构优化设计方法。为保证仿真设计与实测一致性,本文首先根据测试得到的非线性器件的传输系数,拟合出非线性器件在导通和截止条件下的等效电路参数;然后,进一步优化了ESS和限幅FSS单元结构,最后综合设计出ESS和限幅FSS,经过优化设计后的ESS和限幅FSS具有更低的插入损耗,且对屏蔽效能影响不大。4.设计了具有开关特性的小型化传输吸波罩。研究了通带开关特性的实现机理,详细分析小型化吸波罩结构参数对其传输和吸波特性的影响,利用波导局部场强验证了结构通带开关特性。所设计的具有开关特性的小型化传输吸波罩不仅具有能够具有宽带吸波特性和较好的角度稳定性,其通带还拥有开关特性。5.设计了一种具有宽带防护特性的三维防护结构。从等效介质参数和等效电路两个角度研究了三维防护结构的工作原理,分析了三维防护结构的结构参数对通带的影响,相比传统的2D自激励结构,所设计的三维防护结构工作带宽更宽,带内起伏更小。