基于极化无关连续可调式FSS图形吸波体的分析设计

摘要

在如今的战场上，隐身技术是一种军事应用价值非常高的技术，近年来越来越火。吸波材料的研究随之也成为研究热点。频率选择表面（frequency selective surface,FSS）吸波体就是结构型吸波体的一种。本文针对不同应用场合，研究了三种频率选择表面吸波体。这三种吸波体都具有低频性能好、宽带、以及极化不敏感的特性。
　　首先，介绍了FSS吸波体的仿真测试以及传输线模型理论。通过建立Salisbury屏的等效传输线模型，证明了传输线模型分析方式的可靠性。并且从传输线阻抗匹配角度，分析了FSS吸波体的吸波机理。
　　针对1GHz-8GHz频段，设计制备了一个极化无关宽带连续可调式FSS吸波体。利用拟合的方式，找出可调器件的寄生参数，减少仿真和实测数据的差距，以便能用更精确的仿真指导实验。最终拟合出二极管的寄生电容为0.05pF。通过电场分布，电流矢量场分布分析了单电阻下双峰现象产生的原因。低频吸收峰由磁谐振产生，高频吸收峰则是电谐振的结果。另外，通过传输线模型分析可知，随着电阻增大，电场分布不同，相当于作用的部位不同，则对应的等效电感电容值不同，导致了频点的移动。根据斜入射仿真测试结果，显示该可调吸波体的设计在45°内，有很好的稳定性。
　　为了应用于无法给予外在激励的环境且保证低频性能，基于有源可调吸波体中FSS图案，设计了一个针对1-8GHz的无源双层FSS吸波体。在原图案上加一层单圆环的FSS层，不仅证明多层是实现多峰宽频段的有效途径，同时改善了中间的频段3GHz-7GHz的性能，反射系数在1.5GHz-8GHz达到-8dB。
　　最后，为了实现吸波体总厚度较薄，质量较轻的目标，文中给出了两种针对2GHz-6GHz频段，厚度为3.15mm的设计方案。最终方案一实现了2.7GHz-6GHz内-6dB的吸收，较优频段为3GHz-4.5GHz。另一方案实现了2GHz-6GHz频段内-6dB，但是3GHz-4.5GHz刚刚到-6dB，2GHz-3GHz性能较优。因此可以根据具体的使用频段选择方案。

目录

声明

1 绪论

1.1引言

1.2 频率选择表面的研究与进展

1.3 本文的研究目的及内容

2 FSS 吸波体的仿真测试与传输线理论

2.1 频率选择表面吸波体的仿真与计算方法

2.2 FSS层的等效电路分析方法以及阻抗匹配

2.3 FSS吸波体的优化算法

2.4 频率选择表面吸波体的吸波机制

2.5 FSS的制备与测试

2.6 本章小结

3 极化无关连续可调式FSS宽带吸波体

3.1 PIN在有源FSS设计中的应用

3.2 设计中沟道参数与半径参数的影响

3.3 等效电路模型的建立与分析

3.4斜入射性能探究

3.5 无源双层吸波结构体的设计

3.6 本章小结

4 超薄无源FSS吸波体的设计

4.1 超薄吸波体设计方案

4.2 测量与分析

4.3 本章小结

5 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

致谢

参考文献

附录1 攻读学位期间发表论文