双频带宽通带毫米波滤波器设计

3 数值结果与分析

在1-60GHz 的宽频段内，针对te 入射波计算组合单元密集型FSS 结构传输系数，步长 1GHz。为了与传统松散FSS 结构进行比较，选取向同的组合单元，相同的尺寸参数，对松 散与密集型排布的两种FSS 结构进行了计算。参数取值分别为(如图3)：支撑介质衬底厚 度为0.0254mm,介电常数为3，电介质的损耗正切值为0.008;Y 环单元的臂宽W1=0.5mm ， 臂长L1= 1.4mm;Y 缝的臂宽为W3=0.1mm,臂长L3=1.2mm ;Y 环缝宽为(W1-W2)/2=0.1mm; 密集型排布时的周期a=3.464mm,b=2mm,松散排布时的周期Dx=3.464mm，Dy=3mm。

图4 为电磁波正入射时两种FSS 结构的频谱特性曲线。从图4 和表1 可以明显地看出， 组合单元能够给出多通带的频率响应特性，并且通带的谐振频点可以由组合单元中的独立 单元决定[11];而密集型的排布结构由于单元之间的相互耦合作用加强，可以使得两个通带 的带宽都变宽。与传统的松散结构相比，第一个通带-3dB 宽度由2.9GHz 增大到12.3GHz,第二个通带的-3dB 带宽由原来的7.7GHz 变宽为13.2GHz，同时与松散结构相比较，谐振频 点漂移量不大，第一个通带谐振点向低频漂移2GHz，第二个通带谐振点向高频漂移1GHz。 这种具有宽频双通带的频谱特性FSS 结构可以应用于多馈源反射面天线技术。

由于实际应用很多情况下入射电磁波极化方式是未知的，并且照射在FSS 结构上的角 度范围大，因此有必要研究不同入射角度和极化方式下FSS 结构频谱特性。图5给出了密 集型FSS 结构在TE、TM两种不同极化方式下0 度和45 度入射角时的频率响应特性曲线， 可以明显地看出，两个宽频通带具有较好的极化稳定性和角度稳定性。

4 结 论

本文对Y环和Y孔组合，给出了一种具有双通带特性的组合单元频率选择表面设计。 同时应用单元密集型排布的方法，展宽了两个通带。采用划分新的周期单元的方法，基于 谱域法进行理论计算和分析。结果表明：组合单元密集型FSS 的设计结构，可以实现宽频 双通带的特性，并且两个通带具有很好的角度稳定性和极化稳定性。这种设计方法可以推 广应用于红外以及可见光波段，为多通带宽频带滤波器的设计提供了一种新的分析方法和 设计思路。