頻率選擇表面(Frequency selective surface,FSS)作為一種空間濾波器,對不同工作頻率、入射角度和極化狀態(tài)的電磁波具有選擇濾波特性,因此廣泛地應(yīng)用在天線與微波領(lǐng)域中。傳統(tǒng)的FSS為二維平面單元結(jié)構(gòu)構(gòu)成的無限大周期陣列,其設(shè)計和加工都較簡便。其缺點是單元尺寸較大,諧振方式有限�；谌S單元結(jié)構(gòu)的新型FSS能夠激勵多模諧振,彰顯出高品質(zhì)的濾波特性。其缺點是單元結(jié)構(gòu)復(fù)雜,實現(xiàn)難度大。本論文結(jié)合了二維FSS和三維FSS各自優(yōu)點,開發(fā)了一種基于層疊槽線結(jié)構(gòu)的三維FSS,深入分析了該類型FSS的工作機制、等效電路模型,設(shè)計、加工和測試了兩個設(shè)計實例。研究結(jié)果表明該類FSS既可以實現(xiàn)高濾波性能又能降低加工難度。具體研究內(nèi)容如下:第一,簡要介紹了FSS的研究背景,國內(nèi)外近年的研究現(xiàn)狀,以及基本分析方法。著重介紹了等效電路模型分析法,并以金屬貼片F(xiàn)SS與雙方環(huán)FSS為例,研究了經(jīng)驗公式提取電路參數(shù)的過程。第二,提出一類基于層疊槽線結(jié)構(gòu)的寬阻帶帶通FSS。該FSS基于單層印刷電路(Printed circuit board,PCB)工藝,在長條形PCB的一側(cè)刻蝕槽線結(jié)構(gòu),并以一定的距離將長條形PCB周期平面內(nèi)堆疊起來。為了更好的闡述其工作機制,本文分別設(shè)計并分析了層疊均勻槽線(Stacked uniform slotline,SUS)FSS、集總電感加載的SUS-FSS和帶狀線加載的層疊階梯槽線(Stacked stepped slotline,SSS)FSS。第三,基于階梯槽線分別設(shè)計了單極化SSS-FSS和雙極化SSS-FSS。這兩種結(jié)構(gòu)的通帶中心頻率都在3GHz左右,單極化SSS-FSS的帶外抑制(|S_(21)|≤-20 dB)范圍為4.3GHz到20.6GHz(|S_(21)|≤-20 dB),雙極化SSS-FSS的帶外抑制(|S_(21)|≤-20 dB)范圍為5.86GHz到14.9GHz。測試結(jié)果表明,本文所設(shè)計的兩種帶通FSS可借助傳統(tǒng)傳輸線理論進行有效簡便分析,在幾何尺寸上具有簡單的拓撲結(jié)構(gòu),在性能上可以實現(xiàn)較寬的帶外抑制性能,且在入射角從0~o變化到60~o的情況下具有穩(wěn)定的頻率濾波響應(yīng)。最后,針對非理想測試環(huán)境,研究了一套FSS散射參數(shù)的測試和校準方法,有效消除了測試過程中的信號衰減、測試天線間的耦合以及信號多徑傳播等對測量數(shù)據(jù)造成的影響,使之盡可能接近在理想環(huán)境中的測試結(jié)果。本文以單極化SSS FSS的測試為例,詳細闡述了測量和校準過程,并最終獲得了真實散射參數(shù)測試數(shù)據(jù)。該測量方法極大降低了FSS等人工周期結(jié)構(gòu)在測量過程中對環(huán)境的嚴格要求,也降低了測量成本。
【學(xué)位單位】：南京郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TN713
【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 內(nèi)容安排
第二章 頻率選擇表面的基本理論
    2.1 頻率選擇表面的分類
    2.2 頻率選擇表面的工作機理
        2.2.1 貼片型FSS的工作機理
        2.2.2 縫隙型FSS的工作機理
    2.3 FSS的分析方法
        2.3.1 等效電路模型
        2.3.2 二維FSS等效電路模型參數(shù)提取
    2.4 本章小結(jié)
第三章 三維FSS的分析與參數(shù)提取
    3.1 層疊均勻槽線FSS
    3.2 電感加載的層疊均勻槽線FSS
    3.3 電感加載的層疊階梯阻抗槽線FSS
    3.4 本章小結(jié)
第四章 層疊槽線FSS設(shè)計
    4.1 單極化SSS-FSS
        4.1.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計
        4.1.2 單極化SSS-FSS實現(xiàn)與驗證
    4.2 雙極化SSS-FSS
        4.2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計
        4.2.2 雙極化SSS-FSS實現(xiàn)與驗證
    4.3 本章小結(jié)
第五章 頻率選擇表面測試系統(tǒng)
    5.1 測試背景
    5.2 空間散射參數(shù)測試系統(tǒng)與測試步驟
    5.3 測試數(shù)據(jù)的校準
    5.4 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 論文總結(jié)
    6.2 論文展望
參考文獻
附錄1 攻讀碩士學(xué)位期間撰寫的論文
附錄2 攻讀碩士學(xué)位期間參加的科研項目
致謝

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 郭權(quán)國,蔣全興;拱形法中收發(fā)天線雜散耦合對測試結(jié)果的影響[J];宇航計測技術(shù);2005年01期

本文編號：2833378