【摘 要】
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在众多的人工电磁表面中,频率选择表面是其中的一种,它所能起到的作用与滤波器十分的相似,它的周期结构在开放的空间中可以起到对电磁波进行滤波的作用,但是频率选择表面只能对空间中的电磁波产生滤波作用,它本身并不会对空间中的电磁波产生损耗并且产生吸收的效果,而是只能对特定频率范围、极化方向、以及某一个特定的电磁波来波入射角度具有选择某一个或者一段频率的特性。相对于传统的二维周期性频率选择表面,三维结构的吸
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在众多的人工电磁表面中,频率选择表面是其中的一种,它所能起到的作用与滤波器十分的相似,它的周期结构在开放的空间中可以起到对电磁波进行滤波的作用,但是频率选择表面只能对空间中的电磁波产生滤波作用,它本身并不会对空间中的电磁波产生损耗并且产生吸收的效果,而是只能对特定频率范围、极化方向、以及某一个特定的电磁波来波入射角度具有选择某一个或者一段频率的特性。相对于传统的二维周期性频率选择表面,三维结构的吸收式频率选择结构能够实现更好的吸波性能以及更好的入射角度稳定性和滤波特性,以及可以吸收的电磁波频段更宽等优势。因此三维吸收式的频率选择结构研究受到了广泛的关注。本文的主要研究工作包括以下几个方面:1、介绍了频率选择天线罩的研究进程以及国内外的发展现状,同时对频率选择表面的理论知识进行了较为详细的整理和讲述,之后介绍了简单的二维结构并分析了其工作原理,为后文的设计提供支持。2、设计了一种基于吸波材料的带通吸收式频率选择结构,该设计利用一种具有宽带吸波特性且厚度很薄的可以吸收电磁波的硅橡胶(磁性材料)来实现宽带吸波,同时在吸波硅橡胶上方加入十字形金属片以改善吸波硅橡胶与空气的阻抗匹配。另一方面,通过在吸波硅橡胶中挖出一个环形金属缝隙并且在内壁放置金属薄膜,构造了一个三维带通频率选择结构,从而实现了通带特性。该结构具有一个从13.6 GHz到14.5 GHz的通带(|S21|≥-3 dB),通带内插损为1.34 dB。同时,在低频3.85 GHz到10.39 GHz为吸波带(|S11|≤-10 dB)。3、设计了一种基于耦合缝隙结构的三维吸收式频率选择结构,该设计利用微带耦合缝隙结构,采用了耦合金属线将金属缝隙中的电磁场耦合到该金属线上由电阻进行吸收。相比于直接将电阻加载在金属缝隙上的方法,该方法极大地拓展了吸波带宽。测试结果表明该三维耦合缝隙结构的微波吸波体在电磁波斜入射的情况下性能稳定,在入射角度达到40度的情况下,依然可以表现出良好的性能。4、最后,为了测试基于耦合缝隙结构的三维微波吸收式频率选择天线罩的实际应用效果,将其与天线相结合,即用作一种线极化天线的天线罩,用来满足缩减该天线的雷达散射截面积的要求,实现其电磁隐身性能。天线罩的加入对天线的性能影响很小基本可以忽略,同时加入了天线罩后的天线,天线的雷达散射截面积有了显著的减小(dBsm缩减大于10dB)。
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