【摘 要】
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随着电子信息技术日益发达,传统频率选择表面已经不能很好的适应于越来越复杂的外部电磁环境,这促进了可重构频率选择表面的发展。考虑到实际工程应用中的便捷性、低成本和高性能等要求,本文选用了通过外加偏置电压调节介电常数的液晶材料进行频率选择表面的可重构设计。相较于针对特定工作频点设计的窄带频率选择表面,宽带频率选择表面具有更多的应用场合和较好的应用价值。因此,本文对基于液晶材料的可重构频率选择表面宽带设
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随着电子信息技术日益发达,传统频率选择表面已经不能很好的适应于越来越复杂的外部电磁环境,这促进了可重构频率选择表面的发展。考虑到实际工程应用中的便捷性、低成本和高性能等要求,本文选用了通过外加偏置电压调节介电常数的液晶材料进行频率选择表面的可重构设计。相较于针对特定工作频点设计的窄带频率选择表面,宽带频率选择表面具有更多的应用场合和较好的应用价值。因此,本文对基于液晶材料的可重构频率选择表面宽带设计展开了研究,仿真分析了不同的宽带频率选择表面设计方案,并在考虑实际工程实现后对所设计的可重构频率选择表面进行了改善,最终得到了具有多层结构的宽带可重构频率选择表面。完成频率选择表面设计后,本文还对所研究设计的频率选择表面的应用场景作了简要介绍。本文首先介绍了液晶材料的调谐原理,对频率选择表面的相关理论给出了说明,叙述了基于Floquet定理的频率选择表面电磁分析方法以及栅瓣现象,阐释了基于层间耦合、低损耗介质基板加载和多层级联的宽带频率选择表面设计方法。其次对实现宽带频率选择表面设计的几种方法做出了分析研究。根据多层耦合结构得到了-10d B以下阻带带宽为2GHz的可重构频率选择表面结构;根据低损耗基板加载使单层谐振贴片结构的频率选择表面的-10d B通带带宽增加到了2.34GHz,使多层耦合结构的频率选择表面的-10d B通带带宽增加到了4.36GHz;根据多层级联结构实现了通带带宽为5.71GHz的超宽带结构设计。最后本文设计了一种多层耦合结构的液晶材料可重构宽带频率选择表面单元,采用矩形栅格和三角形栅格进行了布阵设计;对不同布阵方式的阵列进行了实测,根据测试结果可知,矩形栅格阵列可实现0.80GHz的频率重构,三角形栅格阵列可实现重构0.50GHz频率重构;对基于可重构频率选择表面的喇叭口面滤波天线进行了简要的分析设计,提出了将基于液晶材料的可重构频率选择表面应用于透射阵天线的设计思路。
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