【摘 要】
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与传统的频率选择表面（Frequency Selective Surface,FSS）的单一状态不同,主动可控频率选择表面（Active Frequency Selective Surface,AFSS）在不同调谐状态下的角度、极化的稳定性一直是研究难点。本文针对AFSS的稳定性问题,提出衡量AFSS稳定性的表征参量,使用等效电路法（Equivalent Circuit Method,ECM）研究
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与传统的频率选择表面（Frequency Selective Surface,FSS）的单一状态不同,主动可控频率选择表面（Active Frequency Selective Surface,AFSS）在不同调谐状态下的角度、极化的稳定性一直是研究难点。本文针对AFSS的稳定性问题,提出衡量AFSS稳定性的表征参量,使用等效电路法（Equivalent Circuit Method,ECM）研究AFSS稳定性提升的方法,设计了具有高稳定性的机械耦合型及变容二极管加载型AFSS,为解决AFSS在学术研究中的性能评估与工程应用中的稳定性提升提供理论与实践参考。本文主要工作与创新点如下:（1）AFSS稳定性表征参量的设计。提出调谐稳定性的概念,设计了角度稳定性表征参量1)、、(（2-3）、（2-10）,极化稳定性表征参量1、、(（2-3）、(（2-10）,调谐稳定性表征参量、(（2-3）、W-10、-、(（2-3-）、（2-10-）来定量衡量不同角度、不同极化方式的电磁波入射下以及外加激励调谐的过程中AFSS的稳定性。同时从等效电路的角度分析AFSS物理结构及集总元件加载对AFSS稳定性影响的机理,研究通过单元小型化及提升电场稳定分布的高稳定性AFSS的设计方法,为AFSS稳定性研究提供新的思路与途径。（2）针对机械耦合型AFSS设计中的斜入射稳定性及调谐稳定性问题,结合角度稳定性与调谐稳定性表征参量,通过折叠交指实现小型化特征及组合设计增强耦合作用的方法,设计了一款性能稳定的“耦合扳手”型AFSS。仿真结果表明,设计的“耦合扳手”型AFSS可以在2.42GHz的宽频带内进行调谐,同时在80°大角度入射下可以保持良好的稳定性;与原始结构相比,耦合扳手型AFSS的1、分别下降了80.0%、94.4%,、（2-3）、-分别缩减65.1%、84.7%、89.5%,实现对耦合型AFSS角度稳定性与调谐稳定性的有效提升。加工样件并在微波暗室进行测量,实测结果与仿真结果吻合度较高,验证了设计的正确性与表征参量设计的合理性。（3）针对变容二极管加载型AFSS设计中的稳定性问题,结合稳定性表征参量,通过分形结构设计实现单元尺寸缩减及引入缝隙增强单元表面电流的稳定分布的方法,设计了一款性能稳定的“分形缝隙”型AFSS。仿真结果表明,通过调节变容二极管电容在2.1p F至2.7p F内变化,AFSS具备3.05 GHz大范围调谐的能力;与初始结构相比,AFSS的1、、(（2-3）分别下降了76.1%、92.5%、95.0%,下降了77.1%,、(（2-3）缩减90.0%、80.4%,验证了分形及引入缝隙设计对变容二极管加载AFSS稳定性的有效提升。加工样件并使用平行板波导技术进行测量,实测结果与仿真结果吻合度较高,验证了设计的优越性以及表征参量设计的合理性。
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