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
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教材專著
