【摘 要】
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由金属谐振元件构成的频率选择表面(Frequency Selective Surface,FSS)通常周期性地排列在二维结构中,由于FSS具有优良的频率选择特性,经常用于雷达天线罩隐身。目前,带通FSS天线罩在实践中得到了广泛的应用,它可以正常传输天线工作频段的电磁波,并将带外电磁波信号从入射波的方向反射回去,以降低单基站雷达散射截面(Radar Cross Section,RCS),从而达到隐身
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由金属谐振元件构成的频率选择表面(Frequency Selective Surface,FSS)通常周期性地排列在二维结构中,由于FSS具有优良的频率选择特性,经常用于雷达天线罩隐身。目前,带通FSS天线罩在实践中得到了广泛的应用,它可以正常传输天线工作频段的电磁波,并将带外电磁波信号从入射波的方向反射回去,以降低单基站雷达散射截面(Radar Cross Section,RCS),从而达到隐身目的。然而,随着探测技术越来越发达,反射到其他方向的电磁波会辐射到双或多基站雷达探测系统中,这不利于降低RCS。为了解决这一问题,在传统带通天线罩的基础上,引入了一种新的频率选择吸波器(Frequency Selective Rasorber,FSR),它可以吸收不需要的电磁波,同时还能传输带内信号。本文主要研究了以下内容:首先,从改善FSR栅瓣问题及单元小型化的角度,通过对简单的方环单元结构进行变形,对金属条带进行弯折,设计出一种低频传输高频吸收的FSR结构,实现小型化效果,单元尺寸为0.096λ(λ为低频谐振波长),在2.9GHz左右带内插损约为0.6d B,在5.3~14.7GHz实现了94%的宽频带吸收,同时该结构具有双极化特性及斜入射稳定性。此外,还提出了该FSR的等效电路模型并分析了工作机理,电磁仿真结果与电路仿真结果一致。其次,通过将耶路撒冷十字中心曲折以延长谐振路径,完成了并联LC谐振结构设计,实现了宽带传输和吸收的FSR结构并建立了等效电路模型分析了其工作原理。该结构损耗小于1d B传输带位于K波段,相对带宽接近25%,-10d B吸收带包含了X、Ku、K三个波段,相对带宽在80%以上,同时该结构在电磁波极化、入射角度方面具有良好的稳定性。最后,为了验证所提出的FSR的实际性能,我们制作并测量了组装好的原型阵列,实测结果与模拟结果基本一致。最后,对传输通带可切换的FSR做了简单探究。在宽带传输和吸收的FSR结构基础上,将有源器件PIN二极管引入吸波器的带通层,实现了传输通带的开关可控,二极管从断开到导通状态使19.4GHz的传输响应转换为反射响应。并且TE和TM波在0~30°斜入射时,两种状态下的性能几乎没有变化。
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