有源频率选择表面回波调制器研究

有源频率选择表面(FSS)源于对无源FSS加载有源器件,器件状态可变,因而可以调控有源FSS的响应,例如通过调节反射系数相位,构成一种数字电磁信息表面,该技术已经用于移动通信系统。如何增加传输功能,对阵列天线的回波进行调制,使相控阵功能更强,成为一个新的问题。相控阵天线回波调制与现有的电磁调控技术有本质的不同,除了要对反射波进行信息调控,还要在相当带宽、扫描空域、大功率情况下保持高传输,因而技术更加复杂,难度更大。文中重点论述了有源FSS在时域雷达散射截面调制中的一些理论性问题、关键技术、解决途径,期望对其未来发展有所帮助。

无偏置网络场控有源频率选择表面设计

普通有源频率选择表面(AFSS)均存在直流偏置网络,用于在有源元件两端加直流偏置。提出一种新的有源频率选择表面设计方法,利用电磁波在频率选择表面加载元件两端产生的感应电压作为偏置信号,对频率选择表面的传输特性进行控制。仿真结果表明:频率选择表面在小场强辐照下,其在3.5GHz存在通带;当电场强度大于70V/m时,电磁波在3.5GHz处的插入损耗逐渐增大;当入射微波场强达到5000V/m时,插入损耗达20dB左右。实验结果与仿真结果基本吻合。

一款光控频率选择表面的器件开关特性研究

研究了一款光敏电阻型开关,用以实现光控有源频率选择表面(Optically Controlled Active Frequency Selective Surface, OCAFSS)。该开关在LED等光源激励下亮态阻值可小于20Ω,暗态值接近0.2 MΩ,并随着光源强度的变化阻值可调。通过对光敏电阻内部结构的分析以及借鉴硅片型光控微波开关的建模经验,使用CST等电磁仿真软件对该开关进行了建模与仿真。经实物加工和测试,所得测试结果与仿真结果一致,显示出该光敏电阻在频段0.1~1 GHz可切换亮/暗状态,其S21参数分别为-3 dB以上和-10 dB以下,对应的传输信号可以通过或被阻挡;但随着频率的升高,开关效果不再明显,当频率大于2 GHz以后,亮暗态S21均在-7 dB以上,不再具备开关性能。对该光敏电阻的开关特性研究表明,可将其使用于特定频段OCAFSS。为验证这一结论的正确性,我们制作了一款该使用频段的吸波型OCAFSS,最终测试结果与预期值符合。

光控主动频率选择表面制作及光电性能研究

为简化主动频率选择表面(FSS)器件结构,提高其谐振频率的操控性能,提出一种利用光电导薄膜的光照导电特性控制FSS结构尺寸变化的光控主动FSS。从理论角度阐述了FSS结构尺寸与中心谐振频率的关系。以十字带通型光控主动FSS为例,采用CST软件仿真得到光照前后的中心谐振频率,频率由23GHz变为28GHz。采用镀膜、电子束蒸发及光刻等工艺制作出光控主动FSS样件,分析了光电导薄膜中掺杂成分、退火温度、退火时间及光照频率、光照功率等因素对其光电性能的影响。结果显示:调节CdS、CdSe的分子数比(1∶1~5∶1)可改变敏感波长;调节CdCl_2、InCl_3、CuCl_2的比例可改变亮暗方块电阻比,实验中分子数比为(3.6∶2.6∶1.3)时效果最佳;退火温度为750℃、退火时间为30s时光电导薄膜光电特性与欧姆接触达到峰值。测试结果表明:在功率为200mW/cm^2与波长为0.6μm的光照条件下,光控主动FSS的中心谐振频率从光照前的23.8GHz变为28GHz,与仿真结果一致。