[发明专利]基于频率选择表面的宽带圆极化器

说明书

本发明提供了一种基于频率选择表面的宽带圆极化器，由完全相同的单元结构周期性重复排列而成，每个单元结构为正方形，整个单元结构由四个FSS层和三个介质层按照“FSS‑1/介质‑1/FSS‑2/介质‑2/FSS‑3/介质‑3/FSS‑4”的空间位置关系级联组成。本发明将入射的线极化波分解为等幅同相的两个垂直线极化波，保证了输出圆极化波的性能；采用低损耗介质板，远大于现有技术的传输效率，极大的减小了传输损耗；采用两种不同的FSS贴片单元，使得本发明的带宽提高到64％，明显高于现有技术的带宽，本发明对结构简单，易于加工，且对加工要求精度低。

技术领域

本发明涉及无线通信和雷达通信领域，尤其是一种线-圆极化转换器。

背景技术

圆极化波在通信、遥感遥测、雷达、电子侦察和干扰方面的应用越来越广泛，实现圆极化波也逐渐发展为一个重要的研究课题，采用频率选择表面(Frequency SelectiveSurfaces，FSS)来实现线-圆极化的转换是一种非常可行的方法。在设计圆极化器时可使用不同结构的频率选择表面，较为常用的是曲折线极化器和缝隙环极化器。为了展宽工作带宽，近年来人们不断探索，设计出一些新的结构来实现圆极化：

文献1M.Euler,V.Fusco,R.Cahill,and R.Dickie,“325GHz Single Layer Sub-Millimeter Wave FSS Based Split Slot Ring Linear to Circular PolarizationConvertor,”IEEE Trans.Antennas Propag.,vol.58,no.7,pp.2457-2459,Jul.2010.采用双层同心环实现亚毫米波的圆极化，工作带宽为11.75％，频段较窄。

文献2Y.Ranga,S.G.Hay,T.S.Bird,“An anisotropic impedance surface fordual-band linear-to-circular transmission polarization convertor,”2013International Workshop on Antenna Technology(Iwat),Karlsruhe,pp:47-50,Mar.2013.该文献是将两个同心环在不同角度上进行切割来实现双频带的圆极化器，工作带宽分别为5.6％和4.3％，插入损耗为5.1dB，带宽较窄且损耗比较大。

文献3M.L.Lourdes,R.C.Jorge,M.L.Jose I.,M.Alexander E.,“A multilayercircular polarizer based on bisected split-ring frequency selectivesurfaces,”IEEE Antennas and Wire.Propag.Lett.,vol.13,pp:153-156,2014.采用多层FSS级联使工作频段展宽，降低交叉极化，工作带宽为57％，但加工时装配误差较大。

文献4基于多层频率选择表面的极化转换器(申请号：201510036446.4)，提供了一种基于多层频率选择表面的极化转换器，解决结构复杂和损耗高的问题，工作带宽小于24％。

综上所述，现有文献所提出的圆极化器存在工作带宽较窄，传输损耗大，且对加工精度要求过高等缺陷，不利于在天线系统中的应用。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种基于FSS的新型圆极化器，相对现有技术而言，本发明不仅增加了工作带宽，传输损耗明显降低，且该圆极化器结构非常简单，加工误差对其能影响较小，非常适合工程应用。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：