[发明专利]一种多层传输型印刷电路变极化器

说明书

本发明提出了一种多层传输型印刷电路变极化器，由多层极化周期单元印刷电路板和相应的介质衬底、支撑介质构成，放置于天线口面，可以使水平极化工作的天线变为45°斜极化工作，其重量轻、剖面低、加工装配简单，通过优化设计，工作带宽宽，传输损耗低，对天线电性能影响小。

技术领域

本发明属于天线技术领域，涉及一种传输型印刷电路变极化器。

背景技术

在现代无线通讯系统中，天线作为系统后端，可以将信息转化为无线电波传输到另一端，并将无限电波接受传送到前端处理。随着研究和应用的不断深入，天线的结构和工作频段不断改良和创新。众所周知，垂直极化天线只能接收或发射垂直极化的电磁波，单一线极化天线只能接收或发射相对应单一线极化的电磁波。然而，在侦查探测领域，对空中目标的探测和对海上目标的探测分别需要垂直极化和水平极化波来对抗衰减和噪声，如果想要同时探测两个区域中的目标，单极化就难以满足要求了。同时，在飞行器上，如果飞行状态不稳定，单极化波就会造成极化失配，从而影响通讯的稳定性。因此，对于极化的需求也逐渐被提出，尤其是对圆极化和双极化的需求。

虽然圆极化和双极化可以同时接收和发射水平和垂直极化的信号。但是圆极化天线本身的设计和加工就比较复杂，尤其是宽带圆极化的实现难度较大，限制了圆极化的应用。而双极化比较容易实现的同时也带来了信道数量翻倍的问题，这无疑大大增加了射频前端的成本和设计难度。为了克服上述问题，现如今的天线系统常采用斜极化的方式，既能解决极化接收和发射的问题，又避免了信道数目的问题。

斜极化虽然解决了上述问题，但新的问题伴随而生。传统的方式是根据极化需求将单极化天线旋转到相应角度，对于阵列天线则是将单元旋转。然而，单个天线进行旋转后，难以对水平和垂直两个方向上的波束进行分别调控。阵列当中，由于单元耦合，也会造成极化分量并不能达到设计需求。

由上可知，传统的斜极化实现形式很难解决以上问题。因此，为了满足工程需要，急需一种简单且容易实现的方案来实现斜极化。本发明也正是基于工程实际要求而提出的。

发明内容

本发明为解决斜极化分量的控制和工作带宽的问题，根据极化选择表面原理，通过对多层极化栅的进一步变形优化，提出了一种多层传输型印刷电路变极化器，可以保证极化转换效率。多层传输型印刷电路变极化器包括变极化周期单元、介质衬底以及支撑介质。其中变极化周期单元为N层，分别印刷在N层介质衬底上，其基础结构为双开口谐振环。变极化周期单元材料为导电性能良好的金属，例如铜；厚度为常规印制板金属镀层厚度，衬底厚度可根据匹配条件选择相应的尺寸。支撑介质可以根据实际需求选择低介电常数的介质。变极化周期单元上设计有“缺陷刻蚀缝”：在双开口谐振环的内部刻蚀出更小的双开口谐振环缝隙作为缺陷结构，用于改变周期单元上的谐振电流分布，通过调节“缺陷刻蚀缝”的宽度和长度，就可以调节周期单元上的谐振电流分布，从而有效的改善工作频带内极化转换率，并在一定程度上影响工作带宽，从而根据实际需求调整变极化器的工作频带和工作特性。

本发明与传统结构设计相比，其有益效果在于：

1、变极化器为多层平面复合结构，组合简单，剖面低。

2、变极化器单层为周期结构，可以根据天线口径进行拓展，不会影响性能。

3、工作带宽宽，极化转换效率高。

附图说明

图1是极化器整体结构示意图。

图2是极化周期单元结构俯视图和侧视图，其中层与层间距为0.1。

图3是极化周期单元与介质衬底的分层结构图。

图4是水平极化波的回波幅度以及透过极化器后出射波的幅度。

图5是水平极化波透过极化器后出射波的相位。

具体实施方式