【摘 要】
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频率选择吸波体（Frequency Selective Rasorber,FSR）是在结合传统频率选择表面（Frequency Selective Surface,FSS）和电磁吸波体的基础上,由相同结构单元排列而成的具有通带内传输和通带外吸收特性的周期阵列结构。作为一种具有空间透波/吸波作用的电磁功能材料,FSR在天线、雷达罩、隐身技术等通信安全和军事领域中具有广泛的应用前景。随着通信和雷达系统
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频率选择吸波体（Frequency Selective Rasorber,FSR）是在结合传统频率选择表面（Frequency Selective Surface,FSS）和电磁吸波体的基础上,由相同结构单元排列而成的具有通带内传输和通带外吸收特性的周期阵列结构。作为一种具有空间透波/吸波作用的电磁功能材料,FSR在天线、雷达罩、隐身技术等通信安全和军事领域中具有广泛的应用前景。随着通信和雷达系统的发展,FSR成为近年来的研究热点之一。本论文针对FSR在实际应用中存在的缺陷,对FSR的频率可调谐、低剖面和双极化等理论与技术进行了深入研究,具体创新性工作如下:1.提出了一种基于变容二极管的频率可调谐二维FSR:针对实际应用中的透射频率的可调谐要求,提出了基于加载变容二极管的双方形环谐振单元结构FSR,通过建立等效电路模型,能够较好的描述其工作原理。所加载的变容二极管通过金属通孔和印刷在介质基板背面的导线网格相连接并进行馈电,从而产生低插入损耗的可调谐透射窗口。仿真和测试结果表明,当偏置电压从16V变化到4V时,其透射中心频率的连续可调谐范围为5.2GHz到3.8GHz。该结构具有插入损耗小、透射频率连续可调谐和通带双边吸收等特点,同时易于拓展到双极化状态,为可调谐可重构隐身天线罩系统提供了解决方案。2.提出了一种基于折叠结构和铁氧体的超低剖面超宽带吸收三维FSR:针对常见的三维FSR剖面高度难以降低和吸收带宽窄的问题,提出了一种基于折叠结构和铁氧体吸波材料的三维FSR解决方案,并采用在吸收通道前端加载LC串联谐振单元的方法,能够同时实现超低剖面、超宽带吸收以及低插入损耗的谐振特性。相较于传统的三维结构,其厚度可以降低70%以上。仿真和测试结果表明,该结构反射系数小于-10d B的吸收带宽为164%,同时,其剖面厚度仅有0.016λL（λL为最低工作频率处所对应的自由空间波长）。3.提出了一种基于阶跃阻抗谐振器的低剖面宽带吸收三维FSR:提出了一种基于阶跃阻抗谐振器（SIR）的新型低剖面三维FSR,能够实现在传输通带两侧都产生吸收频带的特性。并且采用基于金属弯折线结构的带阻FSS层代替LC串联电路,避免使用额外的集总电容和电感元件,实现插入损耗小于0.5d B的低插入损耗特征,从而简化设计和制作工艺。同时,通过建立等效电路模型,详细分析其原理并给出了参数研究。在实测中,其反射系数小于-10d B的吸收带宽为128%,剖面厚度为0.118λL。4.提出了一种基于旋转对称结构的双极化三维FSR:针对三维FSR通常只能工作在单极化状态下的问题,根据单极化条件下的基本单元模型,提出了一个基于旋转对称结构的极化不敏感三维FSR解决方案。同时,该结构采用磁性吸波材料代替传统电阻元件,能够实现具有较低剖面和宽带吸收特性的双极化三维FSR。仿真和测试结果表明,其反射系数小于-10d B的吸收带宽为121.1%,同时剖面厚度为0.158λL。
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