۸/۵
۳/۴
(GHz)Fr
(الف) قطبش TE
(ب) قطبش TM
شکل ۴-۵ پاسخ فرکانسی FSS1 با ۱= rε و °۶۰ تا °۰= θ برای دو قطبش TE و TM
تی [۲۴] پیشنهاد کرد که اگر ابعاد عناصر (r وw در مورد عناصر حلقه دایروی) را در یک سلول واحد کاهش دهیم اما دوره تناوب ساختار (p) را ثابت نگه داریم، پاسخ فرکانسی اینگونه فیلترها با تغییر زاویه تابش، تغییر چندانی ندارد که این ادعا در شکلهای ۴-۵ و ۴-۶ قابل مشاهده است. همانطور که در شکلهای ۴-۵ و ۴-۶ مشاهده می شود، با تغییر زاویه تابش از صفر تا ۶۰ درجه برای FSS1، فرکانس تشدید به اندازه GHz12/0 برای قطبش TE و به اندازه GHz 24/. برای قطبش TM تغییر می کند و همچنین برای FSS2، فرکانس تشدید به اندازه GHz 08/0 برای قطبش TE برای قطبش TM به اندازه ۲۲/. تغییر یافته است. این نتایح نشان میدهد که با کوچک کردن ابعاد عناصر (r وw ) در ساختار، پاسخ فرکانسی نسبت به تغییر زاویه تابش، پایداری بیشتری از خود نشان میدهد.
۴-۱-۱-۱ تاثیر ابعاد عنصر
به خوبی مشهود است که شکل عنصر در سطوح انتخابگر فرکانس نقش اساسی در پاسخ فرکانس دارد. به عنوان نمونه، همانطور که در فصل ۲ مشاهده کردید، یک سطح انتخابگر فرکانسی با عناصر قطعه مربعی به عنوان یک فیلتر پایین گذر عمل می کند، در حالی که با عناصر حلقه دایروی به عنوان یک فیلتر میان نگذر عمل می کند. عملکرد این سطوح (فرکانس تشدید، تغییر فرکانس تشدید با تغییر زاویه تابش و قطبش و پهنای باند) با ابعاد عنصر تغییر می کند. به عنوان مثال، کاهش اندازه حلقه دایروی باعث افزایش فرکانس تشدید می شود.
(الف) قطبش TE
(ب) قطبش TM
شکل ۴-۶ پاسخ فرکانسی FSS2 با ۱= rε و °۶۰ تا °۰= θ برای دو قطبش TE و TM
برای عنصر حلقه دایروی که در این تحقیق استفاده شده است، چهار پارامترp ،w ، g و r که در شکل ۴-۴ نشان داده شده است، تعریف میشوند. در این بخش، تغییرات این چهار پارامتر و تاثیرشان را بر عملکرد سطوح انتخابگر فرکانس، بررسی میکنیم.
شکلهای ۴-۵ و ۴-۶ پاسخ فرکانسی را برای FSS1 و FSS2 برای زوایای مختف تابش با فرض زیرلایه هوا، نشان میداد. اما نمی توان عناصر را در هوا قرار دارد و در عمل عناصر بر روی یک زیرلایه قرار میگیرند. این زیرلایه، فقط فرکانس تشدید را کاهش میدهد و دیگر عملکردهای سطوح انتخابگر فرکانس را تغییر نمیدهد. از آنجایی که در این بخش تاثیر ابعاد حلقه دایروی بر پاسخ فرکانس بررسی خواهد شد، با فرض زیرلایه هوا کار را ادامه میدهیم. میزان تضعیف در فرکانس تشدید در فیلترهای میان نگذر به رسانایی عناصر ساختار بستگی دارد. در این بخش فرض می شود، این عناصر دارای رسانایی ایدهآل هستند.
۴-۱-۱-۱-۱ پارامترهای تعیین کننده ابعاد عنصر
طراح برای طراحی یک سطح انتخابگر فرکانس با عنصر حلقه دایروی، چهار پارامتر دارد که می تواند با بهره گرفتن از آنها به مشخصات یک فیلتر مطلوب برسد. برای اینکه طراح بتوان یک فیلتر مناسب را طراحی کند، باید تاثیر هر پارامتر بر پاسخ فرکانسی را بداند تا با تغییر آنها به مشخصات مطلوب دسترسی پیدا کند.
همانطوری که در شکل ۴-۴ مشاهده کردید، g (فاصله بین عناصر مجاور) با p (دوره تناوب) و r (شعاع متوسط) ارتباط دارد که این ارتباط به صورتg=p-2r-w میباشد. از این رو، تغییرات سه پارامتر p، r و w را بررسی میکنیم. تاثیر هر کدام از پارامترها برای دو قطبش TE وTM و زوایای تابش صفر تا ۶۰ درجه بر روی پاسخ فرکانسی در بخش زیر بررسی می شود.
الف) تغییر پارامتر p
میخواهیم بررسی کنیم که با تغییر پارامتر p (دوره تناوب ساختار)، فرکانس تشدید (Fr) و پهنای باند (BW) در زاویه تابش عمود چگونه تغییر می کند. همچنین تغییرات فرکانس تشدید به ازای زاویه تابش صفر و ۶۰ درجه در دو قطبشTE و TM [TE))FrΔ TM), )FrΔ] چه مقدار خواهند بود. در جدول ۴-۲ مشاهده میکنید که با تغییر پارامترp از mm032/18 تا mm24/20 و ثابت نگه داشتن مقادیر پارامترهای دیگر مطابق جدول ۴-۱، مقدار پهنای
جدول ۴-۲ تغییرات فرکانس تشدید (Fr) و پهنای باند (BW) در زاویه تابش عمود، تغییرات فرکانس تشدید (FrΔ) به ازای زاویه تابش صفر و ۶۰ درجه در دو قطبشTE و TM به صورت تابعی از پارامتر p
۲۴/۲۰
۸۷/۱۹
۵/۱۹
۱۳۶/۱۹
۷۶/۱۸
۴/۱۸
۰۳۲/۱۸
p (mm)
۴۷/.
۵۲/.
۵۳۵/.
۵۴۸/.
۵۵۹/.
۵۶۲/.
۵۸۲/.
BW (GHz)
۴۵/۶
۳۷/۶
۲۷/۶
