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EMC,EMI设计相关技术文章有源频率表面用于电磁兼容的可行性探讨
随着科学技术的进步，人类社会进入信息化社会。人类的生存环境也同电磁环境互相交融。早在1975年就有专家曾预言，随着城市人口的迅速增长和科技的进步，汽车、计算机等电气设备进入家庭，空间人为电磁能量每年增长7% ~ 14% ，也就是说25年电磁能量密度最高可增加26 倍，50年可增加700倍，21世纪电磁环境日益恶化。在这种复杂的电磁环境中，如何减少相互间的电磁干扰，使各种设备正常运转，即电磁兼容，是一个亟待解决的问题。
1 电磁兼容及有源频率表面
所谓电磁兼容是指一切电气、电子设备及系统在它们所处的电磁环境中( 有电磁干扰的情况下) 能正常工作而不减低其性能的能力 。为实现电磁兼容，选择FSS 贴在敏感器件周围，滤除干扰信号。接地、屏蔽、滤波是抑制电磁干扰的3 大技术，这是电子设备和系统在进行电磁兼容性设计过程中通用的3 种主要电磁干扰抑制方法。滤波是利用元器件减小或消除干扰信号，是抑制电磁干扰的重要手段之一。
频率选择表面( FSS) 是由大量导体贴片单元( 带阻型) 或导体屏周期性开孔单元( 带通型) 组成的二维周期性阵列结构，其特性是可以有效地控制电磁波的反射和传输。FSS 的应用几乎涉及所有的电磁波谱，如卫星天线的频率复用、天线罩、电路模拟吸收体，以及各种空间滤波器和准光频率器件等。然而使用无源FSS 结构构成的装备，一旦成型，其谐振频率、工作带宽等电磁特性就再也没办法改变了，一旦所面对的外部环境发生改变，其性能将会大幅度降低。因此，为了克服上述缺陷，有学者提出了有源FSS 结构，这种结构是在传统频率选择表面引入PIN 二极管这种有源器件，其基本结构如图1 所示。
图1 有源FSS 结构
图1( a) 是构成有源FSS 结构( 直边蝶形) 的基本单元，由许多这样的基本单元组成的阵列就构成了有源FSS 的吸收表面，如图1( b) 所示。由该结构构成的吸波材料与普通吸波材料不同，普通的吸波材料是靠介质本身的电阻性或磁阻性将入射过来的电磁波能量转换为热能，从而起到吸波的作用。普通的吸波材料一旦结构给定后，其电阻层阻抗、介质的电磁参数以及介质厚度等就固定了，其输入阻抗也就固定了，因此由普通吸波材料构成的吸收体一旦结构给定了，其吸波性能也就固定了。有源FSS 结构因为在吸波材料中加入了二极管，而二极管的阻性可以通过外接偏置电压对其控制,从而实现对吸波结构电阻层阻抗进行控制。这是设计吸波材料的一种新思路。由于采用这种结构构成的吸波材料，其反射是可以控制的，因此具有非常灵活的特性，在军用和民用中将具有非常广泛的应用前景。