电磁能量选择表面(ESS)是参考了频率选择表面(FSS)的名称而提出来的一个新概念。其理想工作状态是具有理想的“能量自适应开关特性”,即当电磁波的能量小于安全阈值时可以顺利通过,大于安全阈值时则自动屏蔽。电磁能量选择表面可以在不影响设备正常工作的前提下有效防护强电磁脉冲,其工作原理是在强场作用下瞬间由高阻态变为低阻态,从而起屏蔽作用;而对于低电平的电磁波,由于其场强较弱,不足以使电磁能量选择表面从高阻态转换到低阻态,从而可以顺利通过。本文探索了利用PIN二极管实现电磁能量选择表面的途径,做了一系列的仿真和实验。研究了不同的结构形式,不同的尺寸以及不同的PIN二极管对其性能的影响。分析了电磁能量选择表面用于电磁脉冲防护时尖峰泄露产生的原因并提出了解决方法。研究了电磁能量选择表面在波导限幅和雷达天线罩中的应用。论文分为四部分:第一部分,阐述了电磁能量选择表面的研究背景和重要意义,介绍了相关技术的研究成果及现状,概要说明了本文的主要工作及创新点。第二部分,介绍了电磁能量选择表面的设计思路,分别设计了针对线极化波和圆极化波的防护结构,研究了不同的结构形式,不同的尺寸以及不同的PIN二极管对其性能的影响,并做了具体的优化设计。第三部分,对电磁能量选择表面在电磁脉冲防护中的应用以及可靠性做了研究,分析了尖峰泄露产生的原因并提出了解决方法,研究了间距1/4波长的双层结构对插损和隔离度的影响,分析了电磁能量选择表面用于波导限幅时对波形的影响以及用作天线罩时对方向图的影响,最后研究了电磁波斜入射时电磁能量选择表面的角度特性。第四部分,设计并制作了以FR-4为基板的电磁能量选择表面,给出了S参数和限幅特性的测试结果以及电磁能量选择表面用作天线罩时对方向图影响的实测结果。