新型亞波長周期結構電磁特性的參數(shù)化調控方法研究
發(fā)布時間：2020-12-11 11:30
隨著雷達探測技術的飛速發(fā)展,信息化作戰(zhàn)環(huán)境下的戰(zhàn)略優(yōu)勢已經(jīng)越來越依賴于飛行器的優(yōu)秀隱身性能和電子裝備的復雜電磁環(huán)境兼容性能。作為現(xiàn)代化戰(zhàn)爭中保證戰(zhàn)略打擊和突防任務的關鍵核心,以周期結構為基礎的電磁特性調控技術研究已經(jīng)引起了世界各軍事強國的高度重視。同時,由于目前的電磁特性調控結構復雜,設計流程缺乏明確指導,給有效的工程應用帶來了極大的挑戰(zhàn)。如何實現(xiàn)小型化、實用化、靈活的頻率/極化特性調控結構仍然是亟待解決的重大科學和工程問題。本文針對目前周期結構電磁特性調控技術研究的局限,首先系統(tǒng)研究了電磁場耦合（J-型）和電感耦合傳輸線諧振（K-型）的微小型頻率選擇表面（Miniaturized-Element Frequency Selective Surface,MEFSS）的參數(shù)化綜合設計過程,并通過比較J-型和K-型MEFSS的結構及性能,驗證了 K-型MEFSS的優(yōu)越性;在此基礎上,以周期結構的等效電路模型為基礎和研究主線,深入研究了具有雙頻響應的高階帶通MEFSS結構和參數(shù)化綜合設計過程,并進一步深入研究了具有低剖面高選擇性的混合諧振三階帶通MEFSS的設計技術與參數(shù)化綜合過程,這兩種M...
【文章來源】：西北工業(yè)大學陜西省 211工程院校 985工程院校
【文章頁數(shù)】：152 頁
【學位級別】：博士
【部分圖文】：
圖１－１?ＦＳＳ雷達天線罩的隱身原理示意圖??
過加載構成的ＦＳＳ結構稱為有源頻率選擇表面，也稱可調諧主動頻率選擇表面，它們已??被廣泛應用到天線、雷達罩以及微波吸波等領域？；７１］。??圖１－４?（ａ）和圖１－４?（ｂ）分別示出了美國密歇根大學安娜堡分校Ｋ．?Ｓａｒａｂａｎｄｉ課題??組設計的基于加載無源器件［７２］和有源器件［７３］的兩種小型化ＦＳＳ結構。集總元件中，集??總電容和集總電感屬于無源器件，從而設計過程無需考慮饋電網(wǎng)絡，設計更加便捷。Ｋ．??Ｓａｒａｂａｎｄｉ課題組［７２；７４：７５］、英國的謝菲爾德大學Ｒ．?Ｊ．?Ｌａｎｇｌｅｙ課題組［７６－７９］以及國內南京理??工大學宗志園課題組［８（）］等通過對ＦＳＳ單元加載集總電容和電感器件縮減了周期單元尺??寸，并實現(xiàn)了諧振頻率的可調。集總元件中ＰＩＮ二極管和變容二極管屬于有源器件。其??中，ＰＩＮ口極管在正反向偏置電壓下具有開關特性，而變容二極管的電容值隨電壓變化??連續(xù)可調。在有源加載技術中＞．Ｋ．?Ｓａｒａｂａｎｄｉ課題組設計種對介質板雙面均加載變??容管的小型化單元［７３］，ＦＳＳ結構如圖１－４?（ｂ）所示。另外，他們還設計了一種雙面加載??變容ｎ及管的微小型矩形環(huán)結構［８１］。新加坡南洋理ｎ：大學的沈忠祥教授［８２］、印度的Ｓ．??Ｇｈｏｓｈ學者［８３］以及國內西安電子科技大學的姜文課題組［８４］、哈爾濱工業(yè)大學的吳群課題??組Ｐ７］、西北工業(yè)大學的萬國賓課題組和張麟兮課題組１８５］與空軍工程大學的林寶勤＿等??人也對變容管和ＰＩＮ二極管加載技術進行了研究。加載ＰＩＮ?Ｃ極管或變容二極管后，不??僅可用于縮減ＦＳＳ的單元尺寸
?＂??Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ?ｓｌａｂ４?—??圖１－３采用Ｍｉｎｋｏｗｓｋｉ分形單兀的ＦＳＳ結構［６９］??近年來，集總元件也被應用到小型化ＦＳＳ結構中。集總元件包括電容器、電感器、??ＰＩＮ二極管以及變容二極管等，將這些元件加載到ＦＳＳ中可以縮減ＦＳＳ的單元尺寸。通??過加載構成的ＦＳＳ結構稱為有源頻率選擇表面，也稱可調諧主動頻率選擇表面，它們已??被廣泛應用到天線、雷達罩以及微波吸波等領域？；７１］。??圖１－４?（ａ）和圖１－４?（ｂ）分別示出了美國密歇根大學安娜堡分校Ｋ．?Ｓａｒａｂａｎｄｉ課題??組設計的基于加載無源器件［７２］和有源器件［７３］的兩種小型化ＦＳＳ結構。集總元件中，集??總電容和集總電感屬于無源器件，從而設計過程無需考慮饋電網(wǎng)絡，設計更加便捷。Ｋ．??Ｓａｒａｂａｎｄｉ課題組［７２；７４：７５］、英國的謝菲爾德大學Ｒ．?Ｊ．?Ｌａｎｇｌｅｙ課題組［７６－７９］以及國內南京理??工大學宗志園課題組［８（）］等通過對ＦＳＳ單元加載集總電容和電感器件縮減了周期單元尺??寸，并實現(xiàn)了諧振頻率的可調。集總元件中ＰＩＮ二極管和變容二極管屬于有源器件。其??中，ＰＩＮ口極管在正反向偏置電壓下具有開關特性，而變容二極管的電容值隨電壓變化??連續(xù)可調。在有源加載技術中＞．Ｋ．?Ｓａｒａｂａｎｄｉ課題組設計種對介質板雙面均加載變??容管的小型化單元［７３］
【參考文獻】：
期刊論文
[1]一種雙頻帶頻率選擇表面的設計[J]. 謝冰芳,丁旭旻,吳群. 微波學報. 2017(S1)
[2]電磁超材料研究進展[J]. 梅中磊,張黎,崔鐵軍. 科技導報. 2016(18)
[3]基于開口橢圓環(huán)的高效超寬帶極化旋轉超表面[J]. 余積寶,馬華,王甲富,馮明德,李勇峰,屈紹波. 物理學報. 2015(17)
[4]基于非諧振單元的小型化帶通頻率選擇表面設計[J]. 陳亮,陳夏萌,陳強,白佳俊,付云起. 中國艦船研究. 2015(02)
[5]用最小結構單元頻率選擇表面實現(xiàn)大入射角寬頻帶的透波材料[J]. 王叢屹,徐成,伍瑞新. 物理學報. 2014(13)
[6]利用等效電路模型快速分析加載集總元件的微型化頻率選擇表面[J]. 王秀芝,高勁松,徐念喜. 物理學報. 2013(20)
[7]基于超材料吸波體的低雷達散射截面微帶天線設計[J]. 楊歡歡,曹祥玉,高軍,劉濤,馬嘉俊,姚旭,李文強. 物理學報. 2013(06)
[8]一種加載電阻膜吸波材料的新型頻率選擇表面[J]. 周航,屈紹波,彭衛(wèi)東,王甲富,馬華,張東偉,張介秋,柏鵬,徐卓. 物理學報. 2012(10)
[9]微型化頻率選擇表面的設計研究[J]. 徐念喜,馮曉國,王巖松,陳新,高勁松. 物理學報. 2011(11)
[10]一種實現(xiàn)微型頻率選擇表面通帶開關的方法[J]. 徐念喜,高勁松,馮曉國,梁鳳超,趙晶麗. 微波學報. 2011(04)
博士論文
[1]光學超材料與手性超材料的電磁特性研究[D]. 宋坤.西北工業(yè)大學 2014
本文編號：2910448
【文章來源】：西北工業(yè)大學陜西省 211工程院校 985工程院校
【文章頁數(shù)】：152 頁
【學位級別】：博士
【部分圖文】：
圖１－１?ＦＳＳ雷達天線罩的隱身原理示意圖??
過加載構成的ＦＳＳ結構稱為有源頻率選擇表面，也稱可調諧主動頻率選擇表面，它們已??被廣泛應用到天線、雷達罩以及微波吸波等領域？；７１］。??圖１－４?（ａ）和圖１－４?（ｂ）分別示出了美國密歇根大學安娜堡分校Ｋ．?Ｓａｒａｂａｎｄｉ課題??組設計的基于加載無源器件［７２］和有源器件［７３］的兩種小型化ＦＳＳ結構。集總元件中，集??總電容和集總電感屬于無源器件，從而設計過程無需考慮饋電網(wǎng)絡，設計更加便捷。Ｋ．??Ｓａｒａｂａｎｄｉ課題組［７２；７４：７５］、英國的謝菲爾德大學Ｒ．?Ｊ．?Ｌａｎｇｌｅｙ課題組［７６－７９］以及國內南京理??工大學宗志園課題組［８（）］等通過對ＦＳＳ單元加載集總電容和電感器件縮減了周期單元尺??寸，并實現(xiàn)了諧振頻率的可調。集總元件中ＰＩＮ二極管和變容二極管屬于有源器件。其??中，ＰＩＮ口極管在正反向偏置電壓下具有開關特性，而變容二極管的電容值隨電壓變化??連續(xù)可調。在有源加載技術中＞．Ｋ．?Ｓａｒａｂａｎｄｉ課題組設計種對介質板雙面均加載變??容管的小型化單元［７３］，ＦＳＳ結構如圖１－４?（ｂ）所示。另外，他們還設計了一種雙面加載??變容ｎ及管的微小型矩形環(huán)結構［８１］。新加坡南洋理ｎ：大學的沈忠祥教授［８２］、印度的Ｓ．??Ｇｈｏｓｈ學者［８３］以及國內西安電子科技大學的姜文課題組［８４］、哈爾濱工業(yè)大學的吳群課題??組Ｐ７］、西北工業(yè)大學的萬國賓課題組和張麟兮課題組１８５］與空軍工程大學的林寶勤＿等??人也對變容管和ＰＩＮ二極管加載技術進行了研究。加載ＰＩＮ?Ｃ極管或變容二極管后，不??僅可用于縮減ＦＳＳ的單元尺寸
?＂??Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ?ｓｌａｂ４?—??圖１－３采用Ｍｉｎｋｏｗｓｋｉ分形單兀的ＦＳＳ結構［６９］??近年來，集總元件也被應用到小型化ＦＳＳ結構中。集總元件包括電容器、電感器、??ＰＩＮ二極管以及變容二極管等，將這些元件加載到ＦＳＳ中可以縮減ＦＳＳ的單元尺寸。通??過加載構成的ＦＳＳ結構稱為有源頻率選擇表面，也稱可調諧主動頻率選擇表面，它們已??被廣泛應用到天線、雷達罩以及微波吸波等領域？；７１］。??圖１－４?（ａ）和圖１－４?（ｂ）分別示出了美國密歇根大學安娜堡分校Ｋ．?Ｓａｒａｂａｎｄｉ課題??組設計的基于加載無源器件［７２］和有源器件［７３］的兩種小型化ＦＳＳ結構。集總元件中，集??總電容和集總電感屬于無源器件，從而設計過程無需考慮饋電網(wǎng)絡，設計更加便捷。Ｋ．??Ｓａｒａｂａｎｄｉ課題組［７２；７４：７５］、英國的謝菲爾德大學Ｒ．?Ｊ．?Ｌａｎｇｌｅｙ課題組［７６－７９］以及國內南京理??工大學宗志園課題組［８（）］等通過對ＦＳＳ單元加載集總電容和電感器件縮減了周期單元尺??寸，并實現(xiàn)了諧振頻率的可調。集總元件中ＰＩＮ二極管和變容二極管屬于有源器件。其??中，ＰＩＮ口極管在正反向偏置電壓下具有開關特性，而變容二極管的電容值隨電壓變化??連續(xù)可調。在有源加載技術中＞．Ｋ．?Ｓａｒａｂａｎｄｉ課題組設計種對介質板雙面均加載變??容管的小型化單元［７３］
【參考文獻】：
期刊論文
[1]一種雙頻帶頻率選擇表面的設計[J]. 謝冰芳,丁旭旻,吳群. 微波學報. 2017(S1)
[2]電磁超材料研究進展[J]. 梅中磊,張黎,崔鐵軍. 科技導報. 2016(18)
[3]基于開口橢圓環(huán)的高效超寬帶極化旋轉超表面[J]. 余積寶,馬華,王甲富,馮明德,李勇峰,屈紹波. 物理學報. 2015(17)
[4]基于非諧振單元的小型化帶通頻率選擇表面設計[J]. 陳亮,陳夏萌,陳強,白佳俊,付云起. 中國艦船研究. 2015(02)
[5]用最小結構單元頻率選擇表面實現(xiàn)大入射角寬頻帶的透波材料[J]. 王叢屹,徐成,伍瑞新. 物理學報. 2014(13)
[6]利用等效電路模型快速分析加載集總元件的微型化頻率選擇表面[J]. 王秀芝,高勁松,徐念喜. 物理學報. 2013(20)
[7]基于超材料吸波體的低雷達散射截面微帶天線設計[J]. 楊歡歡,曹祥玉,高軍,劉濤,馬嘉俊,姚旭,李文強. 物理學報. 2013(06)
[8]一種加載電阻膜吸波材料的新型頻率選擇表面[J]. 周航,屈紹波,彭衛(wèi)東,王甲富,馬華,張東偉,張介秋,柏鵬,徐卓. 物理學報. 2012(10)
[9]微型化頻率選擇表面的設計研究[J]. 徐念喜,馮曉國,王巖松,陳新,高勁松. 物理學報. 2011(11)
[10]一種實現(xiàn)微型頻率選擇表面通帶開關的方法[J]. 徐念喜,高勁松,馮曉國,梁鳳超,趙晶麗. 微波學報. 2011(04)
博士論文
[1]光學超材料與手性超材料的電磁特性研究[D]. 宋坤.西北工業(yè)大學 2014
本文編號：2910448
本文鏈接：http://www.wukwdryxk.cn/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/2910448.html
教材專著
