[发明专利]基于2.5维带通频率选择表面的宽带线-圆极化转换器

说明书

本发明公开了基于2.5维带通频率选择表面的宽带线‑圆极化转换器，主要由紧贴一个方形介质基板上表面和另一个方形介质基板下表面的两个缺口圆形金属贴片，位于两个方形介质基板中间的方形金属贴片以及连接两个缺口圆形金属贴片的金属柱构成。本发明通过在原有线‑圆极化转换器的基础上增加金属柱，实现线‑圆极化转换器带宽的增加。在保证低插损的同时，实现了S波段的宽带高效的线‑圆极化转换功能，同时大角度入射时，极化转换特性保持稳定。

技术领域

本发明涉及基于2.5维带通频率选择表面的宽带线-圆极化转换器，属于电磁通信、微波器件技术领域。

背景技术

极化特性研究是研究电磁波的一个重要的环节，极化特性的调控在光学仪器，微波通信和天线设计等方面都是不可避免的。因而极化转换器作为一种高效的极化调控器被广泛应用，由于超材料具有负磁导率、负介电常数和零折射率等非常规的电磁特性，近年来被用于极化转换器的研究和设计。基于超材料的极化转换器通常有两种实现形式，一种为反射性极化转化器，这种类型的极化转换器通常需要调节不同两个极化方向上的介电常数和磁导率，使得其反射电磁波在两个极化方向上的电场相位发生不同的变化，从而达到特定的极化转换效果；另一种为透射型极化转换器，不仅需要调节两个极化方向上的介电常数和磁导率来实现极化转换效果，而且需要与自由空间匹配，减少反射，增加极化转换率。

从国内外的研究现状来看，目前对微波及太赫兹波段的极化转换器的研究大多集中在多频圆极化转换和宽带线极化转换的范畴，对于大角度入射时的极化转换特性研究甚少，因而这是一个研究的难点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供基于2.5维带通频率选择表面的宽带线-圆极化转换器，通过在原有线-圆极化转换器的基础上增加金属过孔，实现线-圆极化转换器带宽的增加。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

基于2.5维带通频率选择表面的宽带线-圆极化转换器，包括两个相同的方形介质基板、方形金属贴片、金属柱、两个相同的缺口圆形金属贴片；其中，方形金属贴片的大小与方形介质基板的大小相同；缺口圆形金属贴片由一个圆形金属贴片剪去另外两个圆形金属贴片与之重叠的部分构成，另外两个圆形金属贴片与之重叠的部分关于该圆形金属贴片的中心对称，所述圆形金属贴片的直径均相等，重叠的部分大小为当该圆形金属贴片的中心与方形介质基板的中心重合、另外两个圆形金属贴片的其中一个的中心与方形介质基板的其中一个顶点重合时，两个圆形金属贴片的重叠部分；两个方形介质基板通过方形金属贴片贴合在一起，且方形金属贴片位于两个方形介质基板之间，两个方形介质基板剩下的两个表面分别贴有缺口圆形金属贴片；每个方形介质基板的中心、方形金属贴片的中心、每个缺口圆形金属贴片的中心均开有直径相同的通孔，且通孔的直径等于金属柱的底面直径；所有通孔的中心重合，金属柱穿过所有通孔连接两个缺口圆形金属贴片，两个缺口圆形金属贴片关于通孔的中心对称，金属柱的高度等于两个方形介质基板厚度之和，金属柱的中心与宽带线-圆极化转换器的中心重合。

作为本发明的一种优选方案，所述方形介质基板的材质为聚四氟乙烯。

作为本发明的一种优选方案，所述金属柱的底面半径为1mm。

作为本发明的一种优选方案，所述方形介质基板的边长为10mm。

作为本发明的一种优选方案，所述圆形金属贴片的半径为4.75mm。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

本发明基于2.5维带通频率选择表面的宽带线-圆极化转换器的设计，在保证低插损的同时，实现了S波段的宽带高效的线-圆极化转换功能，同时大角度入射时，极化转换特性保持稳定。

附图说明

图1是本发明基于2.5维带通频率选择表面的宽带线-圆极化转换器的结构图。