文 献 综 述
- 课题研究背景
为了能够适应频谱越来越宽、频点跳动越来越快的现状，中心频率可调的滤波器就应运而生。近几年，电调滤波器因为其体积小、便于自动控制而备受关注。中心频率的调节范围和调节过程中的带宽变化问题已经成为研究热点。
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- 国内研究现状
在国内，2006年孙淑琴设计的一种可调低频带通滤波器的可调频段为1～3 kHz[1]；2008年徐菁婧设计的梳状微带线电调滤波器，可从1920～2170MHz调到2400～2605 MHz，滤波器性能保持较好，不过只有两个频点，未提到连续可调[2]；2010年周研设计的一种新型可调带通滤波器的可调 范围为1.4～2GHz，该方案比较系统，指标较好，缺点就是体积相对较大[3]；2010年浙江大学的Jiang Long用另一种结构实现了可调范围为1.4～2GHz的滤波器的设计，他是通过控制可变电容的值来实现的两个零点的独立控制，从而实现中心频率的可调，相对带宽保持较好，不过可调范围也只有600 MHz,带内衰减为4dB[4]。2010年，Zhang HongLin[5]设计了一种具有固定绝对带宽的可调滤波器，该滤波器的可调范围为0.68GHz～1GHz，在可调范围内保持1dB绝对带宽保持在80MHz左右变化不超过3.5MHz，基本达到调谐过程中保持绝对带宽不变的目标。
1.2 国外研究现状
在国外，2007年Jeongpyo Kim设计改进了一种可调发夹型滤波器，使其可调范围达到430～1105 MHz，带内插损较以前有所降低，但频带较低，不能满足通信的要求[6]；2009年，Kyoung-Tak Park[7]设计了一种可调的交叉耦合阶跃阻抗滤波器，调谐范围为1.8GHz～1.95GHz。该方案是利用了交叉耦合阶跃阻抗滤波器的优点，通过使用插损补偿电路，使该可调滤波器的插损保持在2.5dB以下，但其可调带宽较窄，只有150MHz。2010年Yun Zhu设计的一种可调滤波器是由两个复合滤波器级联，通过改变其中一个复合滤波器的磁场环境，使其呈现可调的带阻特性，从而既实现中心频率的可调，也实现带宽的可调[8]。可调滤波器的设计很难同时兼顾相对调谐带宽较宽、频率调节过程中插损较 小、单一频点的相对带宽较窄这三点。2010年，Amari等人发表了一种能够在带通域内直接进行广义切比雪夫带通滤波器综合的方法[9]。与传统方法有所不同，此方法在滤波器带通域内直接综合得到 通带内的传输与反射函数，适用于综合宽带及传输零点位于任意频率处的广义切比雪夫带通滤波器。该方法导出的网络矩阵与经典综合方法导出的耦合矩阵类似，并具有物理意义，而经典方法导出的耦合矩阵可以看作是它的窄带近似[10]。
频率选择表面（FSS）是一种新型的人工电磁材料，其特性类似空间滤波器，设计者可以通过人为设计不同的电磁参数来按照需求进行电磁波传输的调控。由于实际工程应用的复杂需求，FSS的研究范围逐渐被拓宽，具有新功能特性的FSS成为了研究热点。在应用FSS技术提高天线抗干扰性能及探测能力方面，可采用开口环形单元、长短金属线结合单元、加载集总LC器件以及密集型偶极子单元来实现FSS的极化滤波特性；针对FSS在多波段天线和变频雷达的广泛应用，选择铁氧体或液晶材料作为介质衬底， 或利用感性与容性表面耦合机制，或通过加载有源器件（如PIN二极管及变容二极管）、可调控材料的方法获得一种频率选择特性可调控的空间滤波器，称为有源FSS（AFSS）或有源栅格阵列，可实现中心频率点的变频或开关的功能[11-13]。
有源频率选择表面（AFSS）也称可调 FSS，但它范围要小于可调FSS。AFSS特指通过阻抗元件（如 贴片电阻、贴片电感、贴片电容、PIN 二极管、变容 二极管等）来实现电磁特性动态调节的 FSS，它区别于采用微机电系统（MEMS）工艺或液晶材料等方式制作的可调 FSS。AFSS通常是在传统FSS单元图形间焊接一系列有源元件并布置相应偏置控制线路制成的。AFSS可以实现特定频带滤波特性的开关控制、滤波频带的移动、滤波强弱的控制。这为设计可调电磁屏蔽室、新型有源雷达天线、可调空间电磁滤波器、智能吸波材料等提供了新的思路， 在信息安全、雷达隐身、抗电磁干扰以及防电磁辐射等领域有着重要的应用价值。
- 研究方向
2.1 多频段FSS
在雷达与卫星领域，多频传输及多波段通信已 经取得了快速的发展，与此同时，多频工作器件产品 数量的增加，使得作为该领域的重要组成部分，FSS扮演了越来越重要的角色。如何利用FSS进一步提高雷达与卫星的通信功能，满足多频工作器件的需求，多频段的实现成为了解决问题的关键。[5-6]
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- 小型化FSS
传统FSS滤波特性的实现是基于单元谐振机理，而这一机理使得FSS的单元尺寸必定和谐振波长一致。当谐振频率处于低频段时，将导致FSS单元尺寸较大。这一缺点使得传统 FSS无法应用于一些空间受限的场所。此外，大尺寸FSS会导致栅瓣提前出现从而影响滤波性能。为了解决这一问题，小型化FSS[7-9]的研究引起了人们的注意。
