[发明专利]一种使任意方向电磁波极化偏转固定角度的极化转化器

说明书

一种使任意方向电磁波极化偏转固定角度的极化转化器，该极化转化器采用立体的人工电磁结构，用于将任意入射方向电磁波的极化角度偏转固定角度，包括总谐振阵列，所述总谐振阵列包括20乘20个周期性谐振单元，每个谐振单元沿着正交方向规则排列；每个谐振单元包括第一柱体和第二柱体，第一柱体包括前段、中段和后段，前段与中段呈L形排列，后段垂直于前段与中段所在的平面并与中段的末端连接，第一柱体和第二柱体尺寸相同且呈对称方向排列；还包括金属地基板和填充在金属地基板中的绝缘体铁氟龙，第一柱体和第二柱体分布在金属地基板的两面，中段贯穿金属地基板；本发明能将任意方向电磁波极化固定偏转π/2‑2*φ角度，结构简单。

技术领域

本发明属于电磁技术领域，具体涉及一种使任意方向电磁波极化偏转固定角度的极化转化器。

背景技术

人工电磁结构是具有特殊电磁特性的人工结构，由特定几何形状的亚波长人工结构基本单元非周期或周期排列构成。目前关于人工电磁结构的物理特性研究，及其在定向辐射高性能天线、电磁隐身、空间通信、探测技术和新型太赫兹波段功能器件等领域的应用研究开始成为国际物理学和电磁学界的研究热点。

电磁波极化定义为电场矢量末端空间的运动轨迹，对电磁波极化的控制是电磁波空间传播研究的重要组成部分。不同极化方式应用于不同场合。电磁波的极化特性在卫星通信，雷达接收抗干扰，航空航天，军事，医疗，以及目标探测、识别、编码、抽样等领域和方向中得到广泛应用。

线极化电磁波在自由空间中传播时，由于空间环境的复杂性，会产生散射、折射和衍射等效应，从而改变电磁波的极化方向。当电磁波的极化方向与接收天线的极化方向不一致时，会降低接收效率，而当二者的极化方向正交时，天线则几乎接收不到电磁信号。将接收信号极化方向偏转到与接收天线极化方向，可使天线具有最佳接收效率。传统的极化转换器转换效率低、只适用单一电磁波入射方向、结构复杂、厚度较厚，无法满足现在通信系统低失真、适应性广、低剖面的要求，降低了通信系统的有效性和集成度，因此，设计出适用于任意电磁能量入射方向、高效率的极化转换装置愈发重要，本发明利用一种立体人工电磁结构制成了一种极化转化器，很好地克服了上述缺陷。

发明内容

本发明的目的在于采用立体人工电磁结构，提出了一种将任意方向电磁波极化固定偏转π/2-2*φ角度的极化转换器，与传统的极化转换器相比，结构简单，适应任意入射角度，损耗可以忽略，效率高；一种使任意方向电磁波极化偏转固定角度的极化转化器，该极化转化器采用立体的人工电磁结构，用于将任意入射方向电磁波的极化角度偏转固定角度，包括总谐振阵列，所述总谐振阵列包括20乘20个周期性谐振单元，每个谐振单元沿着正交方向规则排列；每个谐振单元包括第一柱体和第二柱体，第一柱体包括前段、中段和后段，前段与中段呈L形排列，中段贯穿金属地基板，后段垂直于前段与中段所在的平面，后段的末端与中段的末端连接，第一柱体和第二柱体尺寸相同且呈对称方向排列，第二柱体的前段与金属地基板的竖直边平行，第二柱体的后段与金属地基板的横边平行；还包括金属地基板和填充在金属地基板中的绝缘体铁氟龙，第一柱体和第二柱体分布在金属地基板的两面，中段贯穿金属地基板。

优选的，所述第一柱体和第二柱体均为铜制材料。

优选的，第一柱体和第二柱体的半径均为0.5mm，总高度均为9.28mm，前段和中段尺寸相同，均为15.05mm。

优选的，所述金属地基板为铜制金属地基板。

优选的，所述铜制金属地基板的体积为23.1mm乘23.1mm乘2mm。

优选的，所述绝缘体铁氟龙相对介电常数为2.1，外半径为1mm，内半径为0.5mm，高度为2mm。

优选的，每个谐振单元的体积为23.1mm乘23.1mm乘9.28mm。

优选的，所述每个谐振单元的参数可调，谐振频率和工作频点均可调节。