本發(fā)明屬于衛(wèi)星通信、深空探測、偵察對抗、遙感遙測等領(lǐng)域，涉及一種寬帶寬角工作的頻率選擇副反射面。

背景技術(shù)：

雙反射面天線在衛(wèi)星通信、深空探測、偵察對抗、遙控遙感等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。雙反射面天線主要有卡塞格倫型和格里高利型?？ㄈ駛愄炀€的副反射面為雙曲面，格里高利天線的副反射面為橢圓面。雙反射面天線的性能比單反射面天線更加優(yōu)異。

頻率選擇表面是一種由結(jié)構(gòu)單元周期排布組成的功能性表面，它對某一頻段的電磁波呈現(xiàn)金屬特性，起到全反射作用，對另一頻段的電磁波則呈現(xiàn)空氣特性，起到全透射作用。

在雙反射面天線系統(tǒng)中，將金屬副反射面替換為頻率選擇表面，在該面兩側(cè)分別放置前饋饋源和后饋饋源，可以反射后饋饋源的能量，同時(shí)透射前饋饋源的能量，實(shí)現(xiàn)主反射面的頻率復(fù)用。

使用頻率選擇表面技術(shù)制作副反射面，需要加工制作曲面形狀的頻率選擇表面。而現(xiàn)階段使用的頻率選擇表面大多采用平面印制板工藝制作，首先將設(shè)計(jì)好的金屬圖案印刷到平面柔性基板表面，然后將帶有金屬圖案的柔性基板貼敷成曲面。當(dāng)曲面可以平面展開時(shí)，這種辦法是可行的。對于不可平面展開的曲面，如橢圓面、雙曲面，這種辦法會導(dǎo)致柔性基板和金屬圖案扭曲變形，最終嚴(yán)重惡化頻率選擇曲面的性能。

本發(fā)明提出一種基于金屬骨架的頻率選擇副反射面。該頻率選擇副反射面包括開孔金屬曲面和介質(zhì)錐陣列兩部分。金屬曲面上的每一個(gè)通孔填充一個(gè)介質(zhì)錐。介質(zhì)錐的卡口結(jié)構(gòu)將介質(zhì)錐與金屬曲面牢固結(jié)合。這種填充介質(zhì)錐的金屬孔結(jié)構(gòu)具有寬帶寬角工作特性，并且加工工藝成熟，成品率高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是設(shè)計(jì)一種寬帶寬角工作的頻率選擇副反射面。該頻率選擇副反射面對低頻電磁波起全反射作用，對高頻電磁波起全透射作用。將這種頻率選擇副反射面應(yīng)用于反射面天線系統(tǒng)中，可以實(shí)現(xiàn)主反射面的頻率復(fù)用。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種寬帶寬角工作的頻率選擇副反射面，其特征在于：包括金屬曲面1和介質(zhì)錐2；金屬曲面1上包含周期性排布的通孔3，通孔3的開孔方向沿金屬曲面的法線方向，每一個(gè)通孔3中填充一個(gè)介質(zhì)錐2。

其中，所述介質(zhì)錐2包括中間段、兩個(gè)卡口段和兩個(gè)錐臺段；中間段的兩端分別設(shè)有一個(gè)卡口段，每個(gè)卡口段外端分別設(shè)有一個(gè)錐臺段；中間段的直徑與通孔3的內(nèi)徑相同，中間段的高度與通孔3的高度相同；卡口段的外徑大于通孔3的內(nèi)徑；錐臺段的底面直徑與卡口段的外徑相同，錐臺段的頂面直徑小于底面直徑。

其中，金屬曲面1從中心到邊緣的厚度保持不變，厚度在0.15倍波長至1.5倍波長之間。

其中，通孔3的中心間距在0.1倍波長至1倍波長之間，通孔的直徑小于通孔3的中心間距。

其中，通孔3的布列形式選用方形布陣或三角形布陣。

其中，介質(zhì)錐2的材料為低損耗的微波材料。

本發(fā)明相比基于柔性印制板的技術(shù)方案，其優(yōu)點(diǎn)為：

(1)該頻率選擇副反射面的骨架為金屬材料。金屬材料易于形成雙曲面、橢圓面等工程應(yīng)用中需要的副反射面外形。

(2)每一金屬孔對應(yīng)一個(gè)介質(zhì)錐。介質(zhì)錐通過自身的卡口結(jié)構(gòu)與金屬曲面牢固結(jié)合。不同介質(zhì)錐獨(dú)立裝配。該設(shè)計(jì)具有良好的可維修性。

(3)介質(zhì)加載結(jié)構(gòu)能夠減小頻率選擇面單元的組陣間距，改善了副反射面的寬角工作性能。

附圖說明

圖1是本發(fā)明涉及的頻率選擇副反射面示意圖。

圖2是未填充介質(zhì)錐的金屬曲面示意圖。

圖3是介質(zhì)錐的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是頻率選擇副反射面在雙反射面天線系統(tǒng)中的使用方式。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合圖1至圖4對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。但本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于所述實(shí)施范例。

如圖1所示，本發(fā)明使用的頻率選擇副反射面由金屬曲面1和介質(zhì)錐2兩部分組成。

如圖2所示，金屬曲面1上包含周期性排布的通孔3，通孔3的開孔方向沿金屬曲面的法線方向，每一個(gè)通孔3中填充一個(gè)介質(zhì)錐2，通孔3的尺寸一致，介質(zhì)錐2尺寸也是一致的；通孔中心間距在0.1倍波長至1倍波長之間，通孔的直徑小于通孔中心間距；金屬曲面1從中心到邊緣的厚度保持不變，厚度在0.15倍波長至1.5倍波長之間。

如圖3所示，所述介質(zhì)錐2包括中間段、兩個(gè)卡口段和兩個(gè)錐臺段；中間段的兩端分別設(shè)有一個(gè)卡口段，每個(gè)卡口段外端分別設(shè)有一個(gè)錐臺段；中間段的直徑與通孔3的內(nèi)徑相同，中間段的高度與通孔3的高度相同；卡口段的外徑大于通孔3的內(nèi)徑；錐臺段的底面直徑與卡口段的外徑相同，錐臺段的頂面直徑小于底面直徑。介質(zhì)錐上、下兩邊的卡口結(jié)構(gòu)將介質(zhì)錐2與金屬曲面1牢固結(jié)合；

通孔3的布列形式選用方形布陣或三角形布陣，本實(shí)施例通孔3的布列形式選用三角形布陣。

介質(zhì)錐2的材料選用聚四氟乙烯。該材料具有支持高頻電磁信號、損耗正切小、熱膨脹系數(shù)小、環(huán)境適應(yīng)性好等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)聚四氟乙烯具有彈性。因此，由聚四氟乙烯制成的介質(zhì)錐，其卡口段可以在外力輔助下微小收縮，使介質(zhì)錐順利通過金屬副反射面的通孔，并與金屬曲面牢固配合。

該頻率選擇副反射面在雙反射面天線系統(tǒng)中的應(yīng)用方式如圖4所示。該雙反射面天線系統(tǒng)包括前饋饋源4、后饋饋源5、頻率選擇副反射面和天線主反射面6。其中，前饋饋源4輻射高頻電磁信號，后饋饋源5輻射低頻電磁信號。該頻率選擇副反射面對前饋饋源呈現(xiàn)全透射特性，對后饋饋源呈現(xiàn)全反射特性。通過這種系統(tǒng)組成方式，實(shí)現(xiàn)了主反射面的頻率復(fù)用。