[發(fā)明專利]一種微波頻段有源頻率選擇表面可調(diào)極化轉(zhuǎn)換器

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410828519.9
• 申請日: 2014-12-25
• 公開（公告）號: CN104577352A
• 公開（公告）日: 2015-04-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張安學(xué);李瑋;施宏宇;徐卓;夏頌;李振榮;陳建忠
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號: H01Q15/24
• 分類號: H01Q15/24
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 陸萬壽

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于微波技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種微波頻段有源頻率選擇表面可調(diào)極化轉(zhuǎn)換器。

背景技術(shù)

空間傳播的電磁波按照極化方式分為線極化波、橢圓極化波和圓極化波；目前的大部分微波發(fā)生器產(chǎn)生的波都是線極化波，必須利用圓極化轉(zhuǎn)換器等將線極化波轉(zhuǎn)換為圓極化波。1964年J.R.Pyle首次在文獻(xiàn)中提出用金屬細(xì)絲組成的柵條做圓極化器，隨后就有了各種金屬線式的光柵圓極化器問世。但是它們或者軸比不穩(wěn)定，或者頻帶較窄，而且損耗也比較大。1984年，Level等人首次提出可以使用頻率選擇表面(FSS)來設(shè)計圓極化器，這種頻率選擇表面是由在介質(zhì)板上印刷多層金屬折線柵的方式制成。之后對基于頻率選擇表面的圓極化器做了大量的研究，使這種線/圓極化轉(zhuǎn)換器在高頻、寬帶、厚度等方面日益成熟。目前頻率選擇表面式的圓極化器由于具有體積小，易于加工，工作頻率高等優(yōu)點在毫米、亞毫米波段廣泛應(yīng)用。但是這些圓極化轉(zhuǎn)換器是固定的轉(zhuǎn)換，不具有可調(diào)性。

隨著技術(shù)的發(fā)展，越來越多的場合需要實現(xiàn)極化復(fù)用。而目前應(yīng)用的可調(diào)極化轉(zhuǎn)換器大部分是利用機械移動進(jìn)行調(diào)節(jié)，速度較慢已不能滿足實際應(yīng)用的需要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供了一種微波頻段有源頻率選擇表面可調(diào)極化轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器具備自動極化轉(zhuǎn)換可控制的能力，同時調(diào)節(jié)速度快、體積小，結(jié)構(gòu)簡單。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所述的微波頻段有源頻率選擇表面可調(diào)極化轉(zhuǎn)換器包括介質(zhì)基板、第一PIN管、第二PIN管及若干第三PIN管，介質(zhì)基板的前表面及后表面上正對刻蝕有若干組金屬環(huán)折線柵，同一表面上各組金屬環(huán)折線柵等間距分布，各組金屬環(huán)折線柵均包括第一金屬環(huán)、第二金屬環(huán)、第三金屬環(huán)、第四金屬環(huán)、若干第一半橢圓金屬環(huán)及若干第二半橢圓金屬環(huán)，第一金屬環(huán)、第二金屬環(huán)、第三金屬環(huán)及第四金屬環(huán)均為四分之一橢圓結(jié)構(gòu)，第一金屬環(huán)的開口、各第一半橢圓金屬環(huán)的開口及第二金屬環(huán)的開口均向下，第三金屬環(huán)的開口、各第二金屬半橢圓環(huán)的開口及第四金屬環(huán)的開口均向上；

在同一組金屬環(huán)折線柵中，所述第一金屬環(huán)的下端與第一個第一半橢圓金屬環(huán)的一端相連接，相鄰兩個第一半橢圓金屬環(huán)的端部之間相連接，第二金屬環(huán)的下端與最后一個第一半橢圓金屬環(huán)的一端相連接；第三金屬環(huán)的下端與第一個第二半橢圓金屬環(huán)的一端相連接，相鄰兩個第二半橢圓金屬環(huán)的端部之間相連接，第四金屬環(huán)的下端與最后一個第二半橢圓金屬環(huán)的一端相連接，且第一金屬環(huán)正對第三金屬環(huán)，第二金屬環(huán)正對第四金屬環(huán)，各第一半橢圓金屬環(huán)正對對應(yīng)的第二半橢圓金屬環(huán)；所述第一金屬環(huán)與第一個第一半橢圓金屬環(huán)的連接處和第三金屬環(huán)與第一個第二半橢圓金屬環(huán)的連接處通過第一PIN管相連接，相鄰兩個第一半橢圓金屬環(huán)的連接處與對應(yīng)相鄰兩個第二半橢圓金屬環(huán)的連接處通過第三PIN管相連接，第二金屬環(huán)與最后一個第一半橢圓金屬環(huán)的連接處和第四金屬環(huán)與最后一個第二半橢圓金屬環(huán)的連接處通過第二PIN管相連接；

使用時，各第一金屬環(huán)的上端與電源的正極相連接，各第三金屬環(huán)的上端與電源的負(fù)極相連接。

所述介質(zhì)基板的厚度為h；

所述第一半橢圓金屬環(huán)的寬度及第二半橢圓金屬環(huán)的寬度均為h1；

相鄰兩組金屬環(huán)折線柵的頂部之間的間距為h2；

第一半橢圓金屬環(huán)內(nèi)側(cè)面長軸的長度、第二半橢圓金屬環(huán)內(nèi)側(cè)面長軸的長度、第一金屬環(huán)內(nèi)側(cè)面長軸的長度、第二金屬環(huán)內(nèi)側(cè)面長軸的長度、第三金屬環(huán)內(nèi)側(cè)面長軸的長度及第四金屬環(huán)內(nèi)側(cè)面長軸的長度均為r1；

第一半橢圓金屬環(huán)內(nèi)側(cè)面短軸的長度、第二半橢圓金屬環(huán)內(nèi)側(cè)面短軸的長度、第一金屬環(huán)內(nèi)側(cè)面短軸的長度、第二金屬環(huán)內(nèi)側(cè)面短軸的長度、第三金屬環(huán)內(nèi)側(cè)面短軸的長度及第四金屬環(huán)內(nèi)側(cè)面短軸的長度均為r2；

第一半橢圓金屬環(huán)的壁面寬度、第二半橢圓金屬環(huán)的壁面寬度、第一金屬環(huán)的壁面寬度、第二金屬環(huán)的壁面寬度、第三金屬環(huán)的壁面寬度及第四金屬環(huán)的壁面寬度均為w；

所述第一金屬環(huán)與第一個第一半橢圓金屬環(huán)的連接處與第三金屬環(huán)與第一個第二半橢圓金屬環(huán)的連接處之間的間距、相鄰兩個第一半橢圓金屬環(huán)的連接處與對應(yīng)相鄰兩個第二半橢圓金屬環(huán)的連接處之間的間距、以及第二金屬環(huán)與最后一個第一半橢圓金屬環(huán)的連接處與第四金屬環(huán)與最后一個第二半橢圓金屬環(huán)的連接處之間的間距均為g；

其中，h：h1：h2：r1：r2：w：g＝3：6.58：14：3.556：2.91：0.38：1.09。

所述第一PIN管的工作頻率、第二PIN管的工作頻率、以及第三PIN管的工作頻率均大于等于10GHz。