用于“C/KU波段双馈源卫星通信 天线副反射面”的FSS设计

2FSS设计

笔者提出的用于“C/KU波段双馈源卫星通信天线副反射面”的FSS预期传输反射特性为：在C波段的常用卫星频率的上行频段(5925MHz~6425MHz)下行频段(3700MHz~4200MHz)分别形成两个性能较好的传输通带，在KU波段的常用卫星频率形成良好的阻带(12200MHz~12750MHz)，使这个频段的电磁波发生反射,以满足KU波段与C波段双馈源的应用。

这里，利用圆环型带通FSS极化特性优良的特点，用单元内两个圆环来实现C波段卫星通信的上行工作频率和下行工作频率的双带通。当一个单元内开双环作为两个带通作用时，可把两个圆环看成两个独立的谐振腔来考虑。虽然两个环之间相互耦合，谐振频点向高端漂移，但两个谐振点还是遵循与圆环周长成正比的规律。单个圆环型带通频率选择表面的带宽很宽，但谐振频率较低的圆环谐振腔(大圆环），在谐振频率通带的高频处受到小圆环谐振频率的干扰，传输衰减下降迅速，同时但谐振频率较高的圆环谐振腔(小圆环），在谐振频率通带的低频处受到大圆环谐振频率的干扰，传输衰减下降迅速，如图3。但由于单圆环型FSS在谐振点之后的频段处传输衰减变化较谐振点之前的频段变化缓慢的多。双圆环情况下如果两个圆环的谐振频率相差很远，每个通带的传输特性也与单圆环FSS相似。而这里由于要得到4GHz与6GHz两个传输衰减尽量小的宽带带通，故将谐振频率较低的圆环(大圆环)的环间隙增大以得到较宽的传输带宽，使得在4GHz处得到传输衰减比较小的较宽通带频带。

图3双圆环FSS传输曲线图

采用基于矩量法（MOM）的仿真软件DESIGNER对频率选择表面进行分析计算。所设计的频率选择表面单元结构如图4，单元为正方形排列，单元间隔a=19.7mm，选用单层介质和单层FSS，每个单元为ＰＥＣ上蚀刻２个圆环，其各个部分尺寸为R1=9.6mm，R2=6.9mm，W1=0.6mm，W2=0.3mm，介质层厚度d=1.6mm，介电常数er=2.65。

图4双圆环FSS单元结构示意图