用于“C/KU波段雙饋源衛星通信 天線副反射面”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)，使這個頻段的電磁波發生反射,以滿足KU波段與C波段雙饋源的應用。

這里，利用圓環型帶通FSS極化特性優良的特點，用單元內兩個圓環來實現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。當一個單元內開雙環作為兩個帶通作用時，可把兩個圓環看成兩個獨立的諧振腔來考慮。雖然兩個環之間相互耦合，諧振頻點向高端漂移，但兩個諧振點還是遵循與圓環周長成正比的規律。單個圓環型帶通頻率選擇表面的帶寬很寬，但諧振頻率較低的圓環諧振腔(大圓環），在諧振頻率通帶的高頻處受到小圓環諧振頻率的干擾，傳輸衰減下降迅速，同時但諧振頻率較高的圓環諧振腔(小圓環），在諧振頻率通帶的低頻處受到大圓環諧振頻率的干擾，傳輸衰減下降迅速，如圖3。但由于單圓環型FSS在諧振點之后的頻段處傳輸衰減變化較諧振點之前的頻段變化緩慢的多。雙圓環情況下如果兩個圓環的諧振頻率相差很遠，每個通帶的傳輸特性也與單圓環FSS相似。而這里由于要得到4GHz與6GHz兩個傳輸衰減盡量小的寬帶帶通，故將諧振頻率較低的圓環(大圓環)的環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FSS傳輸曲線圖

采用基于矩量法（MOM）的仿真軟件DESIGNER對頻率選擇表面進行分析計算。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，選用單層介質和單層FSS，每個單元為ＰＥＣ上蝕刻２個圓環，其各個部分尺寸為R1=9.6mm，R2=6.9mm，W1=0.6mm，W2=0.3mm，介質層厚度d=1.6mm，介電常數er=2.65。

圖4雙圓環FSS單元結構示意圖