频率选择表面，简单来说就是金属贴片周期性地排列在介质上，或者在金属表面上开一些周期性的槽，是一种二维平面内的周期性表面结构【20】，对入射电磁波具有频率选择性。有源频率选择表面（AFSS）【21】则是在FSS的基础上加载一些阻抗元件如：PIN管、 电感、 电容、变容二极管等来实现电磁传输特性的调节，并且为了改变这些有源可调元件的外加电场还需要对FSS设计馈线系统，所以它不同于采用微机电系统（MEMS）工艺或液晶材料等方式制作的可调FSS【28】。有源FSS可以通过外置偏压实现谐振频率的动态调整，整个滤波频段随之发生偏移，也可以对插入损耗和通带宽加以控制。这些特性不仅在雷达隐身方面得以很好的应用，在信息安全、抗电磁干扰以及防电磁辐射等领域也有着重要的价值【27】，有源FSS也是FSS设计最近的发展趋势之一。

1。2国内外研究现状

1。3  论文主要内容

本课题通过采用BST（钛酸锶钡）铁电材料作为频率选择表面的缝隙填充部分，利用铁电材料的压电特性，通过改变BST的外加电场来改变其介电常数从而实现频率选择表面在一定频段范围内的工作频率可调的目标。具体指标要求是通过调节外加电场使BST相对介电常数从2500到4000范围内变化，获得有源FSS谐振频率可调频段约为1～3GHz，谐振点处的插入损耗至少要小于0。5dB，-3dB通带宽至少为80MHz。

全文一共分为四章，主要内容如下：

第一章是绪论，大致介绍了课题的研究背景和意义，以及有源FSS的发展历史和目前在国内外的研究状况。

第二章主要阐述了频率选择表面（FSS）的基本理论，大概介绍了其基本概念、分类和滤波原理，还有基于BST有源FSS的相关理论以及BST铁电材料的基本参量。

第三章是用HFSS软件对基于BST填充的方形缝隙环有源FSS的仿真，分析了影响有源FSS传输特性的一些基本参数，并根据仿真结果选择了最佳的设计方案。

第四章继续用HFSS软件仿真了基于BST填充的十字环形和圆环形缝隙有源FSS，来观察不同形状的FSS单元传输特性的差别。

2基于BST缝隙填充的有源FSS基本理论

FSS对入射波具有选择透过性，当电磁波入射到频率选择表面上时，不同结构的FSS会呈现出类似带通或带阻滤波器的特性。一个完整的FSS结构主要由介质基底与排列在基底上的二维周期性金属阵列组成，基底主要起支撑作用，以增加整个结构的机械强度；金属阵列通过与电磁波的感应而使整个结构对电磁波呈现特定的选择透过性【20】。

2。1  FSS的分类

2。1。1  按传输性能分类

不同结构的FSS的传输特性也会不同,具体可分为两大种类：贴片类型和开槽类型。贴片类型顾名思义就是在介质表面上布满周期性的金属单元贴片，而开槽类型则是在金属表面上开一些周期性的缝隙。当某一入射波的频率正好在FSS单元的谐振频率上时，贴片类型的FSS对于在该频率上的入射波就全反射回去，如果是开槽类型的FSS则入射波就会全部透射。当入射波的频率不在此谐振频率范围内，那么情况就正好相反，因此 FSS 又称为空间滤波器【29】。

图2。1  贴片型与开槽型

2。1。2  按单元形状分类

FSS单元除了以上两种结构类型的分类，根据其形状基本可以概括为以下四组：

第一组：”中心连接型”单元

第二组：”环形”单元

第三组：”实心型”或”平面型”单元

第四组：”组合型”单元

图2。2  FSS单元形状分类