主动频率选择表面(Active Frequency Selective Surface,AFSS,简称主动FSS)是指在外界激励控制下,工作频点、通带开关等滤波特性可调控的一种人工电磁材料,通常由滤波结构和激励源构成。与无源被动FSS相比,主动FSS在应对复杂多变的电磁环境挑战时更具优势,是飞行器雷达隐身、卫星通信及先进仪器电磁兼容等领域的研究热点。目前,主动FSS一般存在三个问题:一是激励源的引入造成FSS透过率严重衰减;二是FSS谐振结构限制激励源的技术实现途径;三是需进一步增强主动FSS结构入射角度稳定性。为使主动FSS具有工作频率可调谐或具有传输通带可开关的滤波特性,同时还具有良好的入射角度稳定性和较高的通带透过率,论文通过理论分析,研究被动FSS、耦合型FSS、主动FSS的滤波特性和滤波原理,确定耦合型FSS结构在通带透过率、激励源实现途径和入射角度稳定性等方面具有优势。因此,论文采用耦合型FSS结构,结合多种激励源加载方式,并针对主动FSS在极化特性可分离、工作频率可调谐以及传输通带可开关等方面的需求,围绕耦合型主动FSS的设计原理和工作机理等问题开展相应的理论研究和实验测试工作,为主动FSS应用提供技术储备。论文的主要研究工作如下:从耦合型主动FSS的基础理论入手,分析传统被动FSS的滤波特性,从PIN二极管和可变电介质的工作原理出发,研究各类型主动FSS的工作机理。以近场相互作用的观点探索耦合型FSS的耦合机理,指出FSS屏的几何结构、两屏间的相对位置、距离等均是影响耦合型FSS滤波特性的主要因素,并得出耦合型FSS结构在入射角度稳定性和插入损耗等方面具有优势的结论,是开展下一步耦合型主动FSS设计和分析的理论基础。在耦合机理的研究基础上,选取耦合型FSS结构,通过引入横向位移操作,建立具有极化分离特性的FSS结构模型。该模型的提出再次验证了两FSS屏间相对位置对耦合型FSS结构滤波特性的调控作用。全波数值分析和实验测试表明,该结构具有稳定的极化分离特性,入射角度可达到60°,且插入损耗较小,通带透过率达到-0.3d B。将结构旋转90°可切换极化滤波状态,具有可重构特性,为进一步深入研究耦合型主动FSS结构提供理论依据。依据相对位置对耦合型FSS结构滤波特性的影响规律,采用具有旋转对称性的Y形贴片单元和Y形孔径单元构成耦合型FSS结构,通过引入连续旋转操作建立具有频率可调谐特性的耦合型主动FSS模型。与加载变容二极管的主动FSS相比,该物理模型最突出的优点是工作频率调谐范围大,理论仿真模型的频率调谐范围高达8.6GHz,该结构还具有良好的入射角度稳定性(50°)、极化稳定性、以及较小的插入损耗。该耦合型主动FSS模型的建立为解决主动FSS在频率调谐范围、入射角度稳定性、插入损耗等方面的问题提出了一个可行方案,并为实现调谐型主动FSS提供新的技术实现途径。将PIN二极管与耦合型FSS结合,依据PIN二极管的阻抗特性,建立具有通带开关特性的耦合型主动FSS模型。选取ELC单元并变形设计,实现滤波结构和馈电线路的融合,有效地减少过孔和馈线对FSS传输特性的影响。该耦合型主动FSS具有稳定的通带开关特性,入射角度可达到45°。依据仿真分析结果提出增大PIN二极管的反偏并联电阻能够提高主动FSS的通带透过率,为解决主动FSS透过率问题提出了可行方案。论文还总结主动FSS的制备方案和工艺参数,为主动FSS的自动化制备提供参考工艺。