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频率选择表面(Frequency Selective Surface,FSS)是一种周期性结构,在空间电磁环境中表现带通或带阻的滤波特性。对于无源的FSS而言,实物加工完成后其电气性能不可改变,因而其不能匹配繁杂易变的空间环境,而可重构FSS可以完善无源FSS的不足,其滤波特性可以根据外界条件的控制,使其能够很好地匹配繁杂的电磁环境变化,因此也成为国内外专家探索的重点。本文首先简要介绍了频率选择表面的基础理论和其相关应用,然后利用FSS的基本特性,设计了一种加载PIN二极管的方向图可重构天线,和一种加载PIN二极管的频率可重构反射阵天线。本文具体的研究内容如下:1.本文设计了一款加载PIN二极管的方向图可重构天线,其是由频率选择表面和微带单极子天线组成,单极子天线和频率选择表面均工作在频率2.1GHz处,利用频率选择表面对电磁波独特的频率选择特性,通过控制PIN二极管的导通与截止两种工作状态实现水平面上波束的全向扫描,扫描步进是30度,天线增益接近6.9dB,相较于单极子天线,天线辐射增益增加接近4.8dB,3dB波束宽度接近120度;接着又在此基础上,通过改变FSS单元的组阵结构,改变了馈源天线与频率选择表面之间的间距,然后通过控制PIN二极管的工作状态,在频率2.1GHz处实现波束的全向扫描,扫描步进接近15度,天线增益接近7.4dB,3dB波束宽度接近60度,实现了天线辐射的波束宽度的缩减,最后完成实物的加工与测试,发现实测的结果与仿真的结果基本一致,证明了天线设计的可靠性。2.本文在讨论了FSS单元结构的极化稳定性和角度稳定性的基础上,设计了一款加载PIN二极管的频率可重构微带反射阵天线,通过改变单元尺寸大小来实现相位的补偿,完成了(28)?2251515的反射阵阵列的设计,采用角锥喇叭天线作为馈源,首先完成标准角锥喇叭天线的仿真,得到喇叭天线辐射能量的集中程度,由此计算得到喇叭天线与反射面之间的间距;然后完成了喇叭天线正馈的仿真,仿真结果显示当PIN二极管处于截止状态时,天线在9GHz-11.5GHz频带范围增益在20dB以上;当PIN二极管处于导通状态时,天线在7.5GHz-9GHz频带范围增益在20dB以上,实现了天线频率可重构的功能;由于存在喇叭天线的遮挡效应,接着又在此基础上,通过喇叭天线的能量集中程度计算得到喇叭天线与频率选择表面的间距和倾斜角度,讨论了喇叭天线偏馈的仿真,仿真结果发现天线在9.3GHz-10.7GHz频带范围增益在20dB以上,解决了天线的遮挡效应问题,证明了天线设计的可靠性。本文设计的结构都是基于FSS的应用,利用高频结构仿真(High Frequency Structure Simulator,HFSS)软件中的Floquet端口来模拟周期性结构,并在此基础上实现了基于FSS的方向图可重构天线和频率可重构微带反射阵天线,验证了FSS在可重构天线应用中的巨大前景。