【摘 要】
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频率选择表面（Frequency Selective Surface,FSS）作为空间滤波器,广泛应用于电磁隐身技术等空间电磁波调控技术领域,随着电磁领域的不断发展,由于无源FSS滤波性能无法改变,无法满足日益复杂的电磁环境,因此衍生出了可重构频率选择表面（Reconfigurable Frequency Selective Surface,RFSS）。本文主要针对FSS近年来的研究热点和应用方面
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频率选择表面（Frequency Selective Surface,FSS）作为空间滤波器,广泛应用于电磁隐身技术等空间电磁波调控技术领域,随着电磁领域的不断发展,由于无源FSS滤波性能无法改变,无法满足日益复杂的电磁环境,因此衍生出了可重构频率选择表面（Reconfigurable Frequency Selective Surface,RFSS）。本文主要针对FSS近年来的研究热点和应用方面进行研究,包括可重构特性、高选择性、小型化特性、多频宽带特性和低散射外形天线罩等,主要的研究工作包括以下几个方面:1、FSS基础理论:通过电路形式阐述FSS工作原理,讨论了实现二阶带通响应的基本形式,研究影响滤波响应的参数;以基本单元结构为例,研究了PIN二极管对FSS滤波响应的调控作用。简述了自由空间中FSS的测试方法。2、设计了一种具有带外抑制特性的小型化高选择性RFSS。通过分析开关型RFSS等效电路的滤波特性以及单元本身结构特点,研究提升通带传输特性和阻带屏蔽特性的方法,即选取具有大电容小电感的小型化结构进行设计,通过三个优化设计实例进行研究,最终设计出基于平行板电容结构的RFSS,二极管截止的OFF状态时具有通带平坦,边带陡峭和带外抑制的高选择性,通带中心频率为2.5GHz,单元尺寸仅为0.039λ×0.039λ×0.038λ（λ为通带第一传输极点对应波长）,过渡带为180MHz,在22GHz内不出现高阶谐振;二极管导通的ON状态在0～22GHz范围内透射系数小于-20d B,具有很好的阻带屏蔽效果,证明了所提出方法的有效性。对直流串并联电路进行研究,设计出了直流馈电网络,利用单元自身结构,一方面简化馈电网络,另一方面确保了有效性。加工测试结果验证了设计的有效性。3、设计了一种用于天线雷达截面（Radar Cross Section,RCS）减缩的低散射外形RFSS天线罩。首先对符合应用要求的RFSS进行研究,设计出基于多层级联结构的RFSS,OFF状态时工作在双频宽通带,|S21|>-1d B的通带为3.24～7.08GHz和10.89～14.78GHz,相对带宽分别为74%和30.3%,具有通带平坦、边带陡峭的高选择性,单元尺寸为0.096λ×0.096λ×0.093λ（λ为通带第一传输极点对应波长）。ON状态时对L、S、C、X波段的电磁波具有一定的电磁屏蔽作用。进一步应用设计RFSS进行锥形球顶天线罩建模,研究天线罩对天线系统辐射散射特性的影响。仿真结果表明,RFSS天线罩在OFF状态下对天线的辐射方向图会有一定影响,但可以保证天线基本的辐射特性;在ON状态下具有良好的RCS减缩效果,验证了RFSS天线罩减缩天线系统RCS的可行性。
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