学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

电磁能量选择表面的结构设计及其在强电磁脉冲防护中的应用分析

作　者: 万双林
导　师: 何建国
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 电子科学与技术
关键词: 电磁能量选择表面限幅开关 PIN二极管电磁脉冲防护
分类号: O441.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 48次
引　用: 1次
阅　读: 论文下载

内容摘要

电磁能量选择表面(ESS)是参考了频率选择表面(FSS)的名称而提出来的一个新概念。其理想工作状态是具有理想的“能量自适应开关特性”,即当电磁波的能量小于安全阈值时可以顺利通过,大于安全阈值时则自动屏蔽。电磁能量选择表面可以在不影响设备正常工作的前提下有效防护强电磁脉冲,其工作原理是在强场作用下瞬间由高阻态变为低阻态,从而起屏蔽作用;而对于低电平的电磁波,由于其场强较弱,不足以使电磁能量选择表面从高阻态转换到低阻态,从而可以顺利通过。本文探索了利用PIN二极管实现电磁能量选择表面的途径,做了一系列的仿真和实验。研究了不同的结构形式,不同的尺寸以及不同的PIN二极管对其性能的影响。分析了电磁能量选择表面用于电磁脉冲防护时尖峰泄露产生的原因并提出了解决方法。研究了电磁能量选择表面在波导限幅和雷达天线罩中的应用。论文分为四部分:第一部分,阐述了电磁能量选择表面的研究背景和重要意义,介绍了相关技术的研究成果及现状,概要说明了本文的主要工作及创新点。第二部分,介绍了电磁能量选择表面的设计思路,分别设计了针对线极化波和圆极化波的防护结构,研究了不同的结构形式,不同的尺寸以及不同的PIN二极管对其性能的影响,并做了具体的优化设计。第三部分,对电磁能量选择表面在电磁脉冲防护中的应用以及可靠性做了研究,分析了尖峰泄露产生的原因并提出了解决方法,研究了间距1/4波长的双层结构对插损和隔离度的影响,分析了电磁能量选择表面用于波导限幅时对波形的影响以及用作天线罩时对方向图的影响,最后研究了电磁波斜入射时电磁能量选择表面的角度特性。第四部分,设计并制作了以FR-4为基板的电磁能量选择表面,给出了S参数和限幅特性的测试结果以及电磁能量选择表面用作天线罩时对方向图影响的实测结果。

全文目录

摘要  11-12
ABSTRACT  12-13
第一章绪论  13-22
  1.1 研究背景和意义  13-14
  1.2 相关技术研究现状  14-20
  1.3 本文的主要工作  20-22
第二章电磁能量选择表面的结构设计  22-38
  2.1 基本理论  22-27
    2.1.1 PIN二极管的主要参数和等效电路  22-25
    2.1.2 表面阻抗与电波传播  25-27
  2.2 结构设计  27-32
    2.2.1 线极化波的防护结构  27-30
    2.2.2 圆极化波的防护结构  30-32
  2.3 优化设计  32-38
    2.3.1 结构尺寸的影响  32-33
    2.3.2 PIN二极管的影响  33-35
    2.3.3 不同频段的具体设计  35-38
第三章电磁能量选择表面的性能分析  38-48
  3.1 尖峰泄露及其抑制  38-42
    3.1.1 脉冲激励下的尖峰泄露  39-40
    3.1.2 连续波激励下的尖峰泄露  40-42
  3.2 多层结构对插损和隔离度的影响  42-44
  3.3 斜入射时插损和隔离度的变化  44
  3.4 用于波导限幅时对波形的影响  44-45
  3.5 用作天线罩时对方向图的影响  45-48
第四章电磁能量选择表面的实验研究  48-57
  4.1 电磁能量选择表面的制作  48-52
    4.1.1 PIN二极管的选择  48-51
    4.1.2 结构实现  51-52
  4.2 电磁能量选择表面的测试  52-55
    4.2.1 S参数测试及结果  52-54
    4.2.2 限幅特性测试及结果  54-55
  4.3 电磁能量选择表面对方向图的影响  55-57
结束语  57-58
致谢  58-59
参考文献  59-63
作者在学期间取得的学术成果  63

电磁能量选择表面的结构设计及其在强电磁脉冲防护中的应用分析

内容摘要

全文目录

相似论文