CN108173005A - 一种K/Ka双频段多波束扫描透镜天线 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种K/Ka双频段多波束扫描透镜天线，包括第一透镜、第二透镜、第三透镜、第一馈源天线阵列、第二馈源天线阵列、由至少一个FSS组成的频率选择表面单元、第一金属圆环和第二金属圆环，频率选择表面单元为圆柱形，第一金属圆环套设置在频率选择表面单元的外侧，第一金属圆环的下表面与频率选择表面单元的下表面齐平，第二金属圆环套设置在第二馈源天线阵列的外侧，第二金属圆环的上表面与第二馈源天线阵列的上表面齐平，第一馈源天线阵列位于第一金属圆环和第二金属圆环之间，第一馈源天线阵列的内侧壁与第三透镜的外侧壁贴合；优点是可以同时用于星地链路之间通信和星间链路之间通信，减少卫星的载荷，提高卫星性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种多波束扫描透镜天线，尤其是涉及一种K/Ka双频段多波束扫描透镜天线。
背景技术
卫星通信是现代通信的重要手段之一，它具有覆盖范围广、实时快速方便、通信容量大等优点。随着我国经济的发展、军事力量的增强，包括海事、媒体、石油、建筑和航空航天等行业，对卫星通信服务有着越来越强烈的需求。
随着现代社会的发展，用来与卫星通信的地面终端逐渐增多，卫星与地面终端之前形成星地链路。除了大型地面终端站(如车载终端和舰载终端等)以外，大量的小型终端也得到了广泛的使用。这些小型终端的功率一般较小，要与卫星之间建立可靠的星地链路，就需要卫星提供较大的辐射功率。多波束扫描透镜天线具有波束窄、宽频带、宽角范围内多波束扫描且馈电网络简单等特性，目前国际上的大型卫星系统均采用了多波束扫描透镜天线来实现与地面终端之间的通讯。多波束扫描透镜天线采用大量的窄点波束代替全球波束，可以显著提高卫星天线增益，加大卫星向地球上用户的有效全向辐射功率。
卫星与卫星之间形成星间链路，天线是实现星间链路测距与通信的关键设备之一。为了提高星间链路之间信号传输质量并减少干扰，星间链路所使用的天线应具备高增益、窄波束和宽扫描等特点。特别是对于像卫星导航这样的多卫星系统，一颗卫星要与多颗卫星建立可靠的星间链路，且未来星间链路将采用Ka频段或更高频段，以获得更大带宽和信道容量。在Ka频段，多波束扫描透镜天线的尺寸和重量相比微波频段大大减小，而且工作频带宽、波束窄、副瓣低，目前，星间链路也主要通过多波束扫描透镜天线来实现通讯。
对于多波束扫描透镜天线来说，其频率越高，信号的衰减就越强，尤其在大气中衰减更严重，而在太空中，没有大气的作用，信号的衰减自然要比大气中小很多。由此，星地链路之间通信采用的多波束扫描透镜天线的频率要低于星间链路之间通信采用的多波束扫描透镜天线的频率。现有的多波束扫描透镜天线或者单独适用于星地链路之间通信，或者单独适用于星间链路之间通信，星地链路之间通信和星间链路之间通信必须要分别配置不同频率规格的多波束扫描透镜天线来实现，由此导致了通信成本的增加，且增加卫星的载荷，对卫星的性能造成不良影响。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种可以同时用于星地链路之间通信和星间链路之间通信，减少卫星的载荷，提高卫星性能的K/Ka双频段多波束扫描透镜天线。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种K/Ka双频段多波束扫描透镜天线，包括半球形的第一透镜、圆柱形的第二透镜、圆柱形的第三透镜、第一馈源天线阵列、第二馈源天线阵列、由至少一个FSS组成的频率选择表面单元、第一金属圆环和第二金属圆环，所述的频率选择表面单元为圆柱形，所述的第一馈源天线阵列为弧形，所述的频率选择表面单元、所述的第一透镜、所述的第二透镜和所述的第三透镜的直径相等且四者同轴设置，所述的第一透镜、所述的第二透镜、所述的频率选择表面单元、所述的第三透镜和所述的第二馈源天线阵列从上到下依次设置，所述的第一透镜的下表面与所述的第二透镜的上表面接触，所述的第二透镜的下表面与所述的频率选择表面单元的上表面接触，所述的频率选择表面单元的下表面与所述的第三透镜的上表面接触，所述的第三透镜的下表面与所述的第二馈源天线阵列的上表面接触，所述的第一金属圆环套设置在所述的频率选择表面单元的外侧，所述的第一金属圆环的下表面与所述的频率选择表面单元的下表面齐平，所述的第二金属圆环套设置在所述的第二馈源天线阵列的外侧，所述的第二金属圆环的上表面与所述的第二馈源天线阵列的上表面齐平，所述的第一馈源天线阵列位于所述的第一金属圆环和所述的第二金属圆环之间，所述的第一馈源天线阵列的内侧壁与所述的第三透镜的外侧壁贴合，所述的第一馈源天线阵列与所述的第一金属圆环之间的间距等于所述的第一馈源天线阵列与所述的第二金属圆环之间的间距。
所述的第二馈源天线阵列为缝隙耦合天线。
所述的第二馈源天线阵列包括从上到下依次设置的金属辐射贴片层、第一圆柱形介质层、金属缝隙层，第二圆柱形介质层、金属微带馈线层、空气层和圆柱形金属板，所述的第一圆柱形介质层、所述的金属缝隙层、所述的第二圆柱形介质层和所述的圆柱形金属板同轴设置；所述的金属辐射贴片层包括以蜂窝状排布在所述的第一圆柱形介质层的上表面的n个金属辐射单元，n为大于等于7的整数；所述的金属辐射单元包括六根宽度为0.15mm的金属线，六个所述的金属线连接形成耶路撒冷十字形结构，每相邻两个所述的金属辐射单元的中心距离为8mm；所述的金属缝隙层包括金属基板以及设置在所述的金属基板上表面的n个方环型槽，n个所述的方环型槽沿蜂窝状排布，所述的金属基板的上表面与所述的第一圆柱形介质层的下表面贴合，所述的金属基板的下表面附着在所述的第二圆柱形介质层的上表面上，所述的方环型槽由四个宽度为0.15mm的条形槽依次连接形成，所述的方环型槽的内边长为1.73mm，n个所述的方环型槽与n个所述的金属辐射单元一一对应，相对应的一个所述的方环型槽的中心与一个所述的金属辐射单元的中心位于同一竖直线上；所述的金属微带馈线层包括n个附着在所述的第二圆柱形介质层下表面的金属微带馈电单元，所述的金属微带馈电单元包括第一微带线和第二微带线，所述的第一微带线的线宽0.43mm，所述的第一微带线的阻抗为50欧姆，所述的第二微带线的线宽0.15mm，所述的第一微带线的一端与所述的第二微带线的一端连接且两者中心线重叠，所述的第二微带线的另一端弯折90度后形成弯折部，n个所述的金属微带馈电单元与n个所述的方环型槽一一对应，当相对应的一个所述的方环型槽与一个所述的金属微带馈电单元映射到同一平面上时，该金属微带馈电单元中的第一微带线位于该方环型槽外部，该金属微带馈电单元中的第二微带线的另一端从所述的方环型槽的任意一边垂直伸入所述的方环型槽内部，该金属微带馈电单元中的弯折部位于所述的方环型槽内部；所述的金属微带馈线层与所述的圆柱形金属板之间的间距为3mm，所述的金属微带馈线层与所述的圆柱形金属板之间填充空气形成所述的空气层；所述的第一圆柱形介质层的半径为40mm，所述的金属基板、所述的第二圆柱形介质层和所述的圆柱形金属板半径均为50mm，第一圆柱形介质层和所述的第二圆柱形介质层的材料均是Rogers 4003c，所述的第一圆柱形介质层的厚度为0.6096mm，所述的第二圆柱形介质层的厚度为0.2032mm。该结构中，第二馈源天线阵列相比传统的边射贴片型天线相比有较宽的阻抗带宽，且结构简单便于阵列集成。
所述的频率选择表面单元包括第三圆柱形介质层、第四圆柱形介质层、第五圆柱形介质层、第一层FSS、第二层FSS、第三层FSS和第四层FSS，所述的第一层FSS和所述的第四层FSS分别为带阻型FFS，所述的第二层FSS和所述的第三层FSS分别为带通型FSS，所述的第三圆柱形介质层、所述的第四圆柱形介质层和所述的第五圆柱形介质层从上到下依次间隔设置，所述的第三圆柱形介质层、所述的第四圆柱形介质层和所述的第五圆柱形介质层的材料均为相对介电常数为2.1的Teflon介质，所述的第三圆柱形介质层的厚度为2mm，所述的第四圆柱形介质层的厚度为1.5mm，所述的第五圆柱形介质层的厚度为2mm，所述的第一层FSS附着在所述的第三圆柱形介质层的上表面，所述的第二层FSS位于所述的第三圆柱形介质层和所述的第四圆柱形介质层之间，所述的第二层FSS的上表面与所述的第三圆柱形介质层的下表面接触，所述的第二层FSS的下表面与所述的第四圆柱形介质层的上表面接触，所述的第三层FSS位于所述的第四圆柱形介质层和所述的第五圆柱形介质层之间，所述的第三层FSS的上表面与所述的第四圆柱形介质层的下表面接触，所述的第三层FSS的下表面与所述的第五圆柱形介质层的上表面接触，所述的第四层FSS附着在所述的第五圆柱形介质层的下表面。
所述的第一层FSS包括第一金属层，所述的第一金属层由多个沿横向和纵向等间距平铺排列的第一频率选择器件组成，所述的第一频率选择器件由六根宽度为0.2mm的金属线连接形成耶路撒冷十字形结构，每相邻两个所述的第一频率选择器件的中心间距为3mm；所述的第二层FSS包括第一圆柱形金属基板，所述的第一圆柱形金属基板上设置有多个沿横向和纵向等间距平铺排列的第二频率选择器件，所述的第二频率选择器件为在所述的第一圆柱形金属基板上开设的上下贯通的方环形孔，每相邻两个所述的第二频率选择器件的中心间距为3mm；所述的第三层FSS包括第二圆柱形金属基板，所述的第二圆柱形金属基板上设置有多个沿横向和纵向等间距平铺排列的第三频率选择器件，所述的第三频率选择器件为在所述的第二圆柱形金属基板上开设的上下贯通的方环形孔，每相邻两个所述的第三频率选择器件的中心间距为3mm；所述的第四层FSS包括第二金属层，所述的第二金属层由多个沿横向和纵向等间距平铺排列的第四频率选择器件组成，所述的第四频率选择器件由六根宽度为0.2mm的金属线连接形成耶路撒冷十字形结构，每相邻两个所述的第四频率选择器件的中心间距为3mm；所述的第一层FSS中第一频率选择器件、所述的第二层FSS中的第二频率选择器件、所述的第三层FSS中第三频率选择器件和所述的第四层FSS中的第四频率选择器件的数量相同且四者一一对应，对应的一个所述的第一频率选择器件、一个所述的第二频率选择器件、一个所述的第三频率选择器件和一个所述的第四频率选择器件的中心位于同一竖直线上。该结构中，频率选择表面单元在传统的带通型频率选择表面的基础上加了两级带阻型频率选择表面，提高了频率选择性又不会引入过高的损耗。
所述的第三圆柱形介质层、所述的第四圆柱形介质层和所述的第五圆柱形介质层的材料均为特氟龙。
所述的第一馈源天线阵列为半模集成波导对数周期偶极子天线。该结构中，半模集成波导对数周期偶极子天线用于透镜馈源，相比于渐变缝隙天线或者其他传统的端射天线，可以实现更高的带宽，较高的增益，易于阵列集成。
与现有技术相比，本发明的优点在于本发明通过半球形的第一透镜、圆柱形的第二透镜、圆柱形的第三透镜、第一馈源天线阵列、第二馈源天线阵列、由至少一个FSS组成的频率选择表面单元、第一金属圆环和第二金属圆环来构成K/Ka双频段多波束扫描透镜天线，频率选择表面单元为圆柱形，第一馈源天线阵列为弧形，频率选择表面单元、第一透镜、第二透镜和第三透镜的直径相等且四者同轴设置，第一透镜、第二透镜、频率选择表面单元、第三透镜和第二馈源天线阵列从上到下依次设置，第一透镜的下表面与第二透镜的上表面接触，第二透镜的下表面与频率选择表面单元的上表面接触，频率选择表面单元的下表面与第三透镜的上表面接触，第三透镜的下表面与第二馈源天线阵列的上表面接触，第一金属圆环套设置在频率选择表面单元的外侧，第一金属圆环的下表面与频率选择表面单元的下表面齐平，第二金属圆环套设置在第二馈源天线阵列的外侧，第二金属圆环的上表面与第二馈源天线阵列的上表面齐平，第一馈源天线阵列位于第一金属圆环和第二金属圆环之间，第一馈源天线阵列的内侧壁与第三透镜的外侧壁贴合，第一馈源天线阵列与第一金属圆环之间的间距等于第一馈源天线阵列与第二金属圆环之间的间距，本发明的天线通过第一透镜和第二透镜夹着频率选择表面单元，工作在K频段的第一馈源天线阵列环绕在第三透镜侧面边缘，工作在Ka频段的第二馈源天线阵列紧贴于第三透镜底部，对于K频段的信号而言，频率选择表面单元是完全反射的，等效于一个金属地平面，该金属地平面与第三透镜底部的第二馈源天线阵列中的另一金属地平面共同构成平行板波导结构，因此，第三透镜等效为一个均匀介质柱透镜，利用均匀介质柱透镜的圆对称性，本发明的天线可以在第三透镜周围扇形区域实现120°宽角度多波束扫描，另一方面，此时，对于工作在Ka频段的信号而言，频率选择表面单元是透明的，第一透镜、第二透镜和第三透镜构成的复合透镜等效为一个均匀介质延长型半球透镜，能够在Ka波段实现透镜顶部50°的锥形区域覆盖，由此本发明的天线可以同时用于星地链路之间通信和星间链路之间通信，减小了天线尺寸的同时减少卫星的载荷，提高卫星性能，同时也增大了天线的集成度，可以进行频率复用，提高天线的利用率。
附图说明
图1为本发明的立体图；
图2为本发明的第二馈源天线阵列的分解图；
图3为本发明的频率选择表面单元的结构图；
图4为本发明的频率选择表面单元的分解图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例一：如图所示，一种K/Ka双频段多波束扫描透镜天线，包括半球形的第一透镜1、圆柱形的第二透镜2、圆柱形的第三透镜3、第一馈源天线阵列4、第二馈源天线阵列5、由至少一个FSS组成的频率选择表面单元6、第一金属圆环7和第二金属圆环8，频率选择表面单元6为圆柱形，第一馈源天线阵列4为弧形，频率选择表面单元6、第一透镜1、第二透镜2和第三透镜3的直径相等且四者同轴设置，第一透镜1、第二透镜2、频率选择表面单元6、第三透镜3和第二馈源天线阵列5从上到下依次设置，第一透镜1的下表面与第二透镜2的上表面接触，第二透镜2的下表面与频率选择表面单元6的上表面接触，频率选择表面单元6的下表面与第三透镜3的上表面接触，第三透镜3的下表面与第二馈源天线阵列5的上表面接触，第一金属圆环7套设置在频率选择表面单元6的外侧，第一金属圆环7的下表面与频率选择表面单元6的下表面齐平，第二金属圆环8套设置在第二馈源天线阵列5的外侧，第二金属圆环8的上表面与第二馈源天线阵列5的上表面齐平，第一馈源天线阵列4位于第一金属圆环7和第二金属圆环8之间，第一馈源天线阵列4的内侧壁与第三透镜3的外侧壁贴合，第一馈源天线阵列4与第一金属圆环7之间的间距等于第一馈源天线阵列4与第二金属圆环8之间的间距。
本实施例中，第二馈源天线阵列5为缝隙耦合天线。
本实施例中，第二馈源天线阵列5包括从上到下依次设置的金属辐射贴片层、第一圆柱形介质层9、金属缝隙层10，第二圆柱形介质层11、金属微带馈线层、空气层和圆柱形金属板12，第一圆柱形介质层9、金属缝隙层10、第二圆柱形介质层11和圆柱形金属板12同轴设置；金属辐射贴片层包括以蜂窝状排布在第一圆柱形介质层9的上表面的n个金属辐射单元13，n为大于等于7的整数；金属辐射单元13包括六根宽度为0.15mm的金属线，六个金属线连接形成耶路撒冷十字形结构，每相邻两个金属辐射单元13的中心距离为8mm；金属缝隙层10包括金属基板14以及设置在金属基板14上表面的n个方环型槽15，n个方环型槽15沿蜂窝状排布，金属基板14的上表面与第一圆柱形介质层9的下表面贴合，金属基板14的下表面附着在第二圆柱形介质层11的上表面上，方环型槽15由四个宽度为0.15mm的条形槽依次连接形成，方环型槽15的内边长为1.73mm，n个方环型槽15与n个金属辐射单元13一一对应，相对应的一个方环型槽15的中心与一个金属辐射单元13的中心位于同一竖直线上；金属微带馈线层包括n个附着在第二圆柱形介质层11下表面的金属微带馈电单元16，金属微带馈电单元16包括第一微带线17和第二微带线18，第一微带线17的线宽0.43mm，第一微带线17的阻抗为50欧姆，第二微带线18的线宽0.15mm，第一微带线17的一端与第二微带线18的一端连接且两者中心线重叠，第二微带线18的另一端弯折90度后形成弯折部19，n个金属微带馈电单元16与n个方环型槽15一一对应，当相对应的一个方环型槽15与一个金属微带馈电单元16映射到同一平面上时，该金属微带馈电单元16中的第一微带线17位于该方环型槽15外部，该金属微带馈电单元16中的第二微带线18的另一端从方环型槽15的任意一边垂直伸入方环型槽15内部，该金属微带馈电单元16中的弯折部19位于方环型槽15内部；金属微带馈线层与圆柱形金属板12之间的间距为3mm，金属微带馈线层与圆柱形金属板12之间填充空气形成空气层；第一圆柱形介质层9的半径为40mm，金属基板14、第二圆柱形介质层11和圆柱形金属板12半径均为50mm，第一圆柱形介质层9和第二圆柱形介质层11的材料均是Rogers 4003c，第一圆柱形介质层9的厚度为0.6096mm，第二圆柱形介质层11的厚度为0.2032mm。
本实施例中，频率选择表面单元6包括第三圆柱形介质层20、第四圆柱形介质层21、第五圆柱形介质层22、第一层FSS、第二层FSS、第三层FSS和第四层FSS，第一层FSS和第四层FSS分别为带阻型FFS，第二层FSS和第三层FSS分别为带通型FSS，第三圆柱形介质层20、第四圆柱形介质层21和第五圆柱形介质层22从上到下依次间隔设置，第三圆柱形介质层20、第四圆柱形介质层21和第五圆柱形介质层22的材料均为相对介电常数为2.1的Teflon介质，第三圆柱形介质层20的厚度为2mm，第四圆柱形介质层21的厚度为1.5mm，第五圆柱形介质层22的厚度为2mm，第一层FSS附着在第三圆柱形介质层20的上表面，第二层FSS位于第三圆柱形介质层20和第四圆柱形介质层21之间，第二层FSS的上表面与第三圆柱形介质层20的下表面接触，第二层FSS的下表面与第四圆柱形介质层21的上表面接触，第三层FSS位于第四圆柱形介质层21和第五圆柱形介质层22之间，第三层FSS的上表面与第四圆柱形介质层21的下表面接触，第三层FSS的下表面与第五圆柱形介质层22的上表面接触，第四层FSS附着在第五圆柱形介质层22的下表面。
本实施例中，第一层FSS包括第一金属层，第一金属层由多个沿横向和纵向等间距平铺排列的第一频率选择器件23组成，第一频率选择器件23由六根宽度为0.2mm的金属线连接形成耶路撒冷十字形结构，每相邻两个第一频率选择器件23的中心间距为3mm；第二层FSS包括第一圆柱形金属基板24，第一圆柱形金属基板24上设置有多个沿横向和纵向等间距平铺排列的第二频率选择器件25，第二频率选择器件25为在第一圆柱形金属基板24上开设的上下贯通的方环形孔，每相邻两个第二频率选择器件25的中心间距为3mm；第三层FSS包括第二圆柱形金属基板26，第二圆柱形金属基板26上设置有多个沿横向和纵向等间距平铺排列的第三频率选择器件27，第三频率选择器件27为在第二圆柱形金属基板26上开设的上下贯通的方环形孔，每相邻两个第三频率选择器件的中心间距为3mm；第四层FSS包括第二金属层，第二金属层由多个沿横向和纵向等间距平铺排列的第四频率选择器件28组成，第四频率选择器件28由六根宽度为0.2mm的金属线连接形成耶路撒冷十字形结构，每相邻两个第四频率选择器件28的中心间距为3mm；第一层FSS中第一频率选择器件23、第二层FSS中的第二频率选择器件25、第三层FSS中第三频率选择器件27和第四层FSS中的第四频率选择器件28的数量相同且四者一一对应，对应的一个第一频率选择器件23、一个第二频率选择器件25、一个第三频率选择器件27和一个第四频率选择器件28的中心位于同一竖直线上。
本实施例中，第一馈源天线阵列4为半模集成波导对数周期偶极子天线。该半模集成波导对数周期偶极子天线采用IEEE Transactions on Antennas and Propagation在2011年第三期725-732页公开的名为Ultrawideband Printed Log-Periodic DipoleAntenna With Multiple Notched Bands的文献中公开的Printed log-periodic dipoleantenna fed by half-mode substrate integrated waveguide(基于半模基片集成波导馈电的印刷对数周期偶极子天线)。
实施例二：本实施例与实施例一基本相同，区别仅在于本实施例中，第三圆柱形介质层20、第四圆柱形介质层21和第五圆柱形介质层22的材料均为特氟龙。
Claims (7)
1.一种K/Ka双频段多波束扫描透镜天线，其特征在于包括半球形的第一透镜、圆柱形的第二透镜、圆柱形的第三透镜、第一馈源天线阵列、第二馈源天线阵列、由至少一个FSS组成的频率选择表面单元、第一金属圆环和第二金属圆环，所述的频率选择表面单元为圆柱形，所述的第一馈源天线阵列为弧形，所述的频率选择表面单元、所述的第一透镜、所述的第二透镜和所述的第三透镜的直径相等且四者同轴设置，所述的第一透镜、所述的第二透镜、所述的频率选择表面单元、所述的第三透镜和所述的第二馈源天线阵列从上到下依次设置，所述的第一透镜的下表面与所述的第二透镜的上表面接触，所述的第二透镜的下表面与所述的频率选择表面单元的上表面接触，所述的频率选择表面单元的下表面与所述的第三透镜的上表面接触，所述的第三透镜的下表面与所述的第二馈源天线阵列的上表面接触，所述的第一金属圆环套设置在所述的频率选择表面单元的外侧，所述的第一金属圆环的下表面与所述的频率选择表面单元的下表面齐平，所述的第二金属圆环套设置在所述的第二馈源天线阵列的外侧，所述的第二金属圆环的上表面与所述的第二馈源天线阵列的上表面齐平，所述的第一馈源天线阵列位于所述的第一金属圆环和所述的第二金属圆环之间，所述的第一馈源天线阵列的内侧壁与所述的第三透镜的外侧壁贴合，所述的第一馈源天线阵列与所述的第一金属圆环之间的间距等于所述的第一馈源天线阵列与所述的第二金属圆环之间的间距。
2.根据权利要求1所述的一种K/Ka双频段多波束扫描透镜天线，其特征在于所述的第二馈源天线阵列为缝隙耦合天线。
3.根据权利要求2所述的一种K/Ka双频段多波束扫描透镜天线，其特征在于所述的第二馈源天线阵列包括从上到下依次设置的金属辐射贴片层、第一圆柱形介质层、金属缝隙层，第二圆柱形介质层、金属微带馈线层、空气层和圆柱形金属板，所述的第一圆柱形介质层、所述的金属缝隙层、所述的第二圆柱形介质层和所述的圆柱形金属板同轴设置；
所述的金属辐射贴片层包括以蜂窝状排布在所述的第一圆柱形介质层的上表面的n个金属辐射单元，n为大于等于7的整数；所述的金属辐射单元包括六根宽度为0.15mm的金属线，六个所述的金属线连接形成耶路撒冷十字形结构，每相邻两个所述的金属辐射单元的中心距离为8mm；
所述的金属缝隙层包括金属基板以及设置在所述的金属基板上表面的n个方环型槽，n个所述的方环型槽沿蜂窝状排布，所述的金属基板的上表面与所述的第一圆柱形介质层的下表面贴合，所述的金属基板的下表面附着在所述的第二圆柱形介质层的上表面上，所述的方环型槽由四个宽度为0.15mm的条形槽依次连接形成，所述的方环型槽的内边长为1.73mm，n个所述的方环型槽与n个所述的金属辐射单元一一对应，相对应的一个所述的方环型槽的中心与一个所述的金属辐射单元的中心位于同一竖直线上；
所述的金属微带馈线层包括n个附着在所述的第二圆柱形介质层下表面的金属微带馈电单元，所述的金属微带馈电单元包括第一微带线和第二微带线，所述的第一微带线的线宽0.43mm，所述的第一微带线的阻抗为50欧姆，所述的第二微带线的线宽0.15mm，所述的第一微带线的一端与所述的第二微带线的一端连接且两者中心线重叠，所述的第二微带线的另一端弯折90度后形成弯折部，n个所述的金属微带馈电单元与n个所述的方环型槽一一对应，当相对应的一个所述的方环型槽与一个所述的金属微带馈电单元映射到同一平面上时，该金属微带馈电单元中的第一微带线位于该方环型槽外部，该金属微带馈电单元中的第二微带线的另一端从所述的方环型槽的任意一边垂直伸入所述的方环型槽内部，该金属微带馈电单元中的弯折部位于所述的方环型槽内部；
所述的金属微带馈线层与所述的圆柱形金属板之间的间距为3mm，所述的金属微带馈线层与所述的圆柱形金属板之间填充空气形成所述的空气层；
所述的第一圆柱形介质层的半径为40mm，所述的金属基板、所述的第二圆柱形介质层和所述的圆柱形金属板半径均为50mm，第一圆柱形介质层和所述的第二圆柱形介质层的材料均是Rogers 4003c，所述的第一圆柱形介质层的厚度为0.6096mm，所述的第二圆柱形介质层的厚度为0.2032mm。
4.根据权利要求1所述的一种K/Ka双频段多波束扫描透镜天线，其特征在于所述的频率选择表面单元包括第三圆柱形介质层、第四圆柱形介质层、第五圆柱形介质层、第一层FSS、第二层FSS、第三层FSS和第四层FSS，所述的第一层FSS和所述的第四层FSS分别为带阻型FFS，所述的第二层FSS和所述的第三层FSS分别为带通型FSS，所述的第三圆柱形介质层、所述的第四圆柱形介质层和所述的第五圆柱形介质层从上到下依次间隔设置，所述的第三圆柱形介质层、所述的第四圆柱形介质层和所述的第五圆柱形介质层的材料均为相对介电常数为2.1的Teflon介质，所述的第三圆柱形介质层的厚度为2mm，所述的第四圆柱形介质层的厚度为1.5mm，所述的第五圆柱形介质层的厚度为2mm，所述的第一层FSS附着在所述的第三圆柱形介质层的上表面，所述的第二层FSS位于所述的第三圆柱形介质层和所述的第四圆柱形介质层之间，所述的第二层FSS的上表面与所述的第三圆柱形介质层的下表面接触，所述的第二层FSS的下表面与所述的第四圆柱形介质层的上表面接触，所述的第三层FSS位于所述的第四圆柱形介质层和所述的第五圆柱形介质层之间，所述的第三层FSS的上表面与所述的第四圆柱形介质层的下表面接触，所述的第三层FSS的下表面与所述的第五圆柱形介质层的上表面接触，所述的第四层FSS附着在所述的第五圆柱形介质层的下表面。
5.根据权利要求4所述的一种K/Ka双频段多波束扫描透镜天线，其特征在于所述的第一层FSS包括第一金属层，所述的第一金属层由多个沿横向和纵向等间距平铺排列的第一频率选择器件组成，所述的第一频率选择器件由六根宽度为0.2mm的金属线连接形成耶路撒冷十字形结构，每相邻两个所述的第一频率选择器件的中心间距为3mm；
所述的第二层FSS包括第一圆柱形金属基板，所述的第一圆柱形金属基板上设置有多个沿横向和纵向等间距平铺排列的第二频率选择器件，所述的第二频率选择器件为在所述的第一圆柱形金属基板上开设的上下贯通的方环形孔，每相邻两个所述的第二频率选择器件的中心间距为3mm；
所述的第三层FSS包括第二圆柱形金属基板，所述的第二圆柱形金属基板上设置有多个沿横向和纵向等间距平铺排列的第三频率选择器件，所述的第三频率选择器件为在所述的第二圆柱形金属基板上开设的上下贯通的方环形孔，每相邻两个所述的第三频率选择器件的中心间距为3mm；
所述的第四层FSS包括第二金属层，所述的第二金属层由多个沿横向和纵向等间距平铺排列的第四频率选择器件组成，所述的第四频率选择器件由六根宽度为0.2mm的金属线连接形成耶路撒冷十字形结构，每相邻两个所述的第四频率选择器件的中心间距为3mm；
所述的第一层FSS中第一频率选择器件、所述的第二层FSS中的第二频率选择器件、所述的第三层FSS中第三频率选择器件和所述的第四层FSS中的第四频率选择器件的数量相同且四者一一对应，对应的一个所述的第一频率选择器件、一个所述的第二频率选择器件、一个所述的第三频率选择器件和一个所述的第四频率选择器件的中心位于同一竖直线上。
6.根据权利要求4所述的一种K/Ka双频段多波束扫描透镜天线，其特征在于所述的第三圆柱形介质层、所述的第四圆柱形介质层和所述的第五圆柱形介质层的材料均为特氟龙。
7.根据权利要求1所述的一种K/Ka双频段多波束扫描透镜天线，其特征在于所述的第一馈源天线阵列为半模集成波导对数周期偶极子天线。
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