基于MEMS開關的有源可重構頻率選擇表面的研究與設計.pdf

1、頻率選擇表面(Frequency Selective Surface，F(xiàn)SS)是一種二維周期性陣列結構，在空間電磁環(huán)境中表現(xiàn)出帶通或帶阻的濾波特性，故其常作為空間濾波器來使用。FSS廣泛應用于微波、紅外至可見光波段，其獨特的電性能使之不僅在衛(wèi)星通信領域得到應用，并且在飛行器隱身技術的發(fā)展中也扮演著重要角色。對于經(jīng)典的無源頻率選擇表面(Passive FSS)而言，加工完成后其電氣性能不可改變，故其不能快速適應多變的電磁環(huán)境。有源可重構頻

2、率選擇表面(Active FSS)的濾波特性可以通過外界激勵的控制，使其能夠很好地適應復雜的電磁環(huán)境變化，因此也成為各國頻率選擇表面的研究熱點。
　　本文首先研究了頻率選擇表面的基本概念和工作原理，介紹了頻率選擇表面的分類及特點，重點分析了無源結構的諧振單元形狀、單元尺寸、單元間距、介質(zhì)材料、入射角度、極化方式等對諧振特性的影響，并且介紹了頻率選擇表面的柵瓣特性及其影響。
　　其次簡略介紹了RF MEMS開關，分析了電容耦合

3、型和金屬接觸型兩種RF MEMS開關的工作原理、技術指標、工藝流程以及一般實現(xiàn)方法，并且設計仿真了一款用于有源可重構頻率選擇表面上的MEMS開關。
　　接著設計一種X波段有源可重構頻率選擇表面，此頻率選擇表面能夠在X波段8-9GHz、9-10GHz、10-11GHz、11-12GHz的頻帶內(nèi)，以1GHz的瞬時帶寬穩(wěn)定跳變，并且通帶透波率＞85％、入射角范圍0°-45°、帶外抑制為10dB@(1-6GHz)、12dB@(14～18G

4、Hz)。基于這樣的設計指標，本文提出了兩種不同的設計方案:第一種方案是利用一個帶通頻率選擇表面和三個可重構帶阻頻率選擇表面的排列組合形成1GHz透波通帶的穩(wěn)定跳變，在該方案中首先設計了一種8-12GHz寬頻帶的新型帶通頻率選擇表面和一種X波段1GHz帶寬的小型化帶阻頻率選擇表面，最后在帶阻頻率選擇表面中加入RF MEMS開關實現(xiàn)可重構特性，通過外部激勵的控制形成阻帶的穩(wěn)定跳變;第二種方案是直接利用帶通頻率選擇表面的透波特性實現(xiàn)，在該方案