基于MEMS開關(guān)的有源可重構(gòu)頻率選擇表面的研究與設(shè)計(jì).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(jié)構(gòu)，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(yīng)用于微波、紅外至可見光波段，其獨(dú)特的電性能使之不僅在衛(wèi)星通信領(lǐng)域得到應(yīng)用，并且在飛行器隱身技術(shù)的發(fā)展中也扮演著重要角色。對(duì)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(yīng)多變的電磁環(huán)境。有源可重構(gòu)頻

2、率選擇表面(Active FSS)的濾波特性可以通過外界激勵(lì)的控制，使其能夠很好地適應(yīng)復(fù)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(diǎn)。
　　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(diǎn)，重點(diǎn)分析了無源結(jié)構(gòu)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(duì)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(jiǎn)略介紹了RF MEMS開關(guān)，分析了電容耦合

3、型和金屬接觸型兩種RF MEMS開關(guān)的工作原理、技術(shù)指標(biāo)、工藝流程以及一般實(shí)現(xiàn)方法，并且設(shè)計(jì)仿真了一款用于有源可重構(gòu)頻率選擇表面上的MEMS開關(guān)。
　　接著設(shè)計(jì)一種X波段有源可重構(gòu)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(shí)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(shè)計(jì)指標(biāo)，本文提出了兩種不同的設(shè)計(jì)方案:第一種方案是利用一個(gè)帶通頻率選擇表面和三個(gè)可重構(gòu)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(shè)計(jì)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(guān)實(shí)現(xiàn)可重構(gòu)特性，通過外部激勵(lì)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(shí)現(xiàn)，在該方案