用于“C/KU波段雙饋源衛星通信 天線(xiàn)副反射面”的FSS設計

2FSS設計

筆者提出的用于“C/KU波段雙饋源衛星通信天線(xiàn)副反射面”的FSS預期傳輸反射特性為：在C波段的常用衛星頻率的上行頻段(5925MHz~6425MHz)下行頻段(3700MHz~4200MHz)分別形成兩個(gè)性能較好的傳輸通帶，在KU波段的常用衛星頻率形成良好的阻帶(12200MHz~12750MHz)，使這個(gè)頻段的電磁波發(fā)生反射,以滿(mǎn)足KU波段與C波段雙饋源的應用。

這里，利用圓環(huán)型帶通FSS極化特性?xún)?yōu)良的特點(diǎn)，用單元內兩個(gè)圓環(huán)來(lái)實(shí)現C波段衛星通信的上行工作頻率和下行工作頻率的雙帶通。當一個(gè)單元內開(kāi)雙環(huán)作為兩個(gè)帶通作用時(shí)，可把兩個(gè)圓環(huán)看成兩個(gè)獨立的諧振腔來(lái)考慮。雖然兩個(gè)環(huán)之間相互耦合，諧振頻點(diǎn)向高端漂移，但兩個(gè)諧振點(diǎn)還是遵循與圓環(huán)周長(cháng)成正比的規律。單個(gè)圓環(huán)型帶通頻率選擇表面的帶寬很寬，但諧振頻率較低的圓環(huán)諧振腔(大圓環(huán)），在諧振頻率通帶的高頻處受到小圓環(huán)諧振頻率的干擾，傳輸衰減下降迅速，同時(shí)但諧振頻率較高的圓環(huán)諧振腔(小圓環(huán)），在諧振頻率通帶的低頻處受到大圓環(huán)諧振頻率的干擾，傳輸衰減下降迅速，如圖3。但由于單圓環(huán)型FSS在諧振點(diǎn)之后的頻段處傳輸衰減變化較諧振點(diǎn)之前的頻段變化緩慢的多。雙圓環(huán)情況下如果兩個(gè)圓環(huán)的諧振頻率相差很遠，每個(gè)通帶的傳輸特性也與單圓環(huán)FSS相似。而這里由于要得到4GHz與6GHz兩個(gè)傳輸衰減盡量小的寬帶帶通，故將諧振頻率較低的圓環(huán)(大圓環(huán))的環(huán)間隙增大以得到較寬的傳輸帶寬，使得在4GHz處得到傳輸衰減比較小的較寬通帶頻帶。

圖3雙圓環(huán)FSS傳輸曲線(xiàn)圖

采用基于矩量法（MOM）的仿真軟件DESIGNER對頻率選擇表面進(jìn)行分析計算。所設計的頻率選擇表面單元結構如圖4，單元為正方形排列，單元間隔a=19.7mm，選用單層介質(zhì)和單層FSS，每個(gè)單元為ＰＥＣ上蝕刻２個(gè)圓環(huán)，其各個(gè)部分尺寸為R1=9.6mm，R2=6.9mm，W1=0.6mm，W2=0.3mm，介質(zhì)層厚度d=1.6mm，介電常數er=2.65。

圖4雙圓環(huán)FSS單元結構示意圖