[發明專利]基于2.5維帶通頻率選擇表面的寬帶線-圓極化轉換器

有效

• 申請號: 201710521831.7
• 申請日: 2017-06-30
• 公開（公告）號: CN107257030B
• 公開（公告）日: 2020-03-24
• 發明（設計）人: 冒晨陽;楊陽;何小祥
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H01Q15/24
• 分類號: H01Q15/24
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 姜慧勤

本發明公開了基于2.5維帶通頻率選擇表面的寬帶線?圓極化轉換器，主要由緊貼一個方形介質基板上表面和另一個方形介質基板下表面的兩個缺口圓形金屬貼片，位于兩個方形介質基板中間的方形金屬貼片以及連接兩個缺口圓形金屬貼片的金屬柱構成。本發明通過在原有線?圓極化轉換器的基礎上增加金屬柱，實現線?圓極化轉換器帶寬的增加。在保證低插損的同時，實現了S波段的寬帶高效的線?圓極化轉換功能，同時大角度入射時，極化轉換特性保持穩定。

技術領域

本發明涉及基于2.5維帶通頻率選擇表面的寬帶線-圓極化轉換器，屬于電磁通信、微波器件技術領域。

背景技術

極化特性研究是研究電磁波的一個重要的環節，極化特性的調控在光學儀器，微波通信和天線設計等方面都是不可避免的。因而極化轉換器作為一種高效的極化調控器被廣泛應用，由于超材料具有負磁導率、負介電常數和零折射率等非常規的電磁特性，近年來被用于極化轉換器的研究和設計。基于超材料的極化轉換器通常有兩種實現形式，一種為反射性極化轉化器，這種類型的極化轉換器通常需要調節不同兩個極化方向上的介電常數和磁導率，使得其反射電磁波在兩個極化方向上的電場相位發生不同的變化，從而達到特定的極化轉換效果；另一種為透射型極化轉換器，不僅需要調節兩個極化方向上的介電常數和磁導率來實現極化轉換效果，而且需要與自由空間匹配，減少反射，增加極化轉換率。

從國內外的研究現狀來看，目前對微波及太赫茲波段的極化轉換器的研究大多集中在多頻圓極化轉換和寬帶線極化轉換的范疇，對于大角度入射時的極化轉換特性研究甚少，因而這是一個研究的難點。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：提供基于2.5維帶通頻率選擇表面的寬帶線-圓極化轉換器，通過在原有線-圓極化轉換器的基礎上增加金屬過孔，實現線-圓極化轉換器帶寬的增加。

本發明為解決上述技術問題采用以下技術方案：

基于2.5維帶通頻率選擇表面的寬帶線-圓極化轉換器，包括兩個相同的方形介質基板、方形金屬貼片、金屬柱、兩個相同的缺口圓形金屬貼片；其中，方形金屬貼片的大小與方形介質基板的大小相同；缺口圓形金屬貼片由一個圓形金屬貼片剪去另外兩個圓形金屬貼片與之重疊的部分構成，另外兩個圓形金屬貼片與之重疊的部分關于該圓形金屬貼片的中心對稱，所述圓形金屬貼片的直徑均相等，重疊的部分大小為當該圓形金屬貼片的中心與方形介質基板的中心重合、另外兩個圓形金屬貼片的其中一個的中心與方形介質基板的其中一個頂點重合時，兩個圓形金屬貼片的重疊部分；兩個方形介質基板通過方形金屬貼片貼合在一起，且方形金屬貼片位于兩個方形介質基板之間，兩個方形介質基板剩下的兩個表面分別貼有缺口圓形金屬貼片；每個方形介質基板的中心、方形金屬貼片的中心、每個缺口圓形金屬貼片的中心均開有直徑相同的通孔，且通孔的直徑等于金屬柱的底面直徑；所有通孔的中心重合，金屬柱穿過所有通孔連接兩個缺口圓形金屬貼片，兩個缺口圓形金屬貼片關于通孔的中心對稱，金屬柱的高度等于兩個方形介質基板厚度之和，金屬柱的中心與寬帶線-圓極化轉換器的中心重合。

作為本發明的一種優選方案，所述方形介質基板的材質為聚四氟乙烯。

作為本發明的一種優選方案，所述金屬柱的底面半徑為1mm。

作為本發明的一種優選方案，所述方形介質基板的邊長為10mm。

作為本發明的一種優選方案，所述圓形金屬貼片的半徑為4.75mm。

本發明采用以上技術方案與現有技術相比，具有以下技術效果：

本發明基于2.5維帶通頻率選擇表面的寬帶線-圓極化轉換器的設計，在保證低插損的同時，實現了S波段的寬帶高效的線-圓極化轉換功能，同時大角度入射時，極化轉換特性保持穩定。

附圖說明

圖1是本發明基于2.5維帶通頻率選擇表面的寬帶線-圓極化轉換器的結構圖。