基于液晶材料的可调谐频率选择表面研究.pdf

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1、硕士学位论文基于液晶材料的可调谐频率选择表面研究RESEARCHONTUNABLEFREQUENCYSELECTIVESURFACEBASEDONLIQUIDCRYSTAL于吉双哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TN820.8学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工学硕士学位论文基于液晶材料的可调谐频率选择表面研究硕士研究生：于吉双导师：杨国辉副教授申请学位：工学硕士学科：电磁场与微波技术所在单位：电子与信息工程学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedInd

2、ex:TN820.8U.D.C:621.3DissertationfortheMaster’sDegreeinEngineeringRESEARCHONTUNABLEFREQUENCYSELECTIVESURFACEBASEDONLIQUIDCRYSTALCandidate：YuJishuangSupervisor：AssociateProf.YangGuohuiAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ElectromagneticFieldandMi

3、crowaveTechnologyAffiliation：SchoolofElectronicsandInformationEngineeringDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要频率选择表面（FrequencySelectiveSurface，FSS）具有对自由空间中的电磁波进行滤波的特性。通过一种具有周期排列的金属缝隙单元周期和金属贴片单元，可以实现带通和带阻

4、等不同的特性。可调谐FSS较经典的FSS而言，谐振频率可以根据外界激励的变化而发生改变，因此可调谐FSS可以更好的针对电磁环境的变化而改变谐振特性，从而发挥自己的最大作用。本文对这一热点问题，对可调谐FSS设计进行了分析研究。首先，本文从FSS的基本工作机理入手，从理论角度深入剖析了FSS的滤波原理，介绍了FSS的一些基本特性，分析了FSS设计的关键因素，给出了切实可行的设计思路。其中基本理论包括FSS的基本工作原理、影响其性能的因素、栅瓣以及FSS的分析方法。然后，对液晶的介电各向异性随着电压改变的工作机理展开研究，并

5、设计了液晶单元周期性地位于前和后FSS金属层之间的电容性结点处，通过改变液晶单元的电压来改变前和后FSS层之间的电容的调谐方法。利用这个方法设计了三种不同的FSS结构。第一种结构是基于耶路撒冷十字贴片和金属栅格网络结构，并添加了便于馈电的金属窄带条。最后的仿真结果表明该结构能达到5.2%的连续调谐能力。在前一种结构的基础上，本文设计了两种具有小型化特性的可调谐FSS。第一种小型化FSS是基于耶路撒冷十字贴片的互补结构，耶路撒冷十字贴片和耶路撒冷缝隙相差45放置，能够有效阻断二次谐振的电流路径，达到抑制栅瓣的目的。并且该

6、结构具有小型化和大角度入射稳定性的特点，能达到13.1%的连续调谐。第二种小型化FSS是基于异面互耦原理设计的结构，利用该结构可以得到一个宽带的可调谐FSS。而且由于其中加入了分型耦合的方法，这种宽带FSS也具有小型化和大角度入射稳定的特性。并且在不影响原结构的基础上加入了集总元件来便于馈电。仿真结果表明，该结构具有2GHz的带宽，并且能达到13.2%的连续调谐能力。关键词：FSS；小型化；可调谐；液晶-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractThefrequencyselectivesurface(FSS)a

7、ctsasaspatialfilterandcanexhibittotalreflectionorfulltransmissioncharacteristicsforelectromagneticwavesofdifferentfrequencies.Withaperiodicmetalslotcellcycleandmetalpatchcells,differentcharacteristicssuchasbandpassandbandstopcanbeachieved.TunableFSSComparedtothec

8、lassicalFSS,theresonantfrequencycanbechangedastheexternalexcitationiscontrolled.Therefore,thetunableFSScanbetterchangetheresonantcharacteristicsinresponsetocha