[实用新型]一种基于SIW技术的高效透射式可调极化转换器

说明书

本实用新型公开了一种基于SIW技术的高效透射式可调极化转换器，该极化转换器的结构主要包括两层中间介质基板和分别嵌于其中的两层铜柱，以及三层挖有空槽的铜表面。其中，第二层铜表面运用了二氧化钒(VO₂)对空槽进行了填补，通过对温度(T)的调控可改变VO₂的物理性质，从而使该器件可以在极化转换器和反射器之间进行转化。当VO₂处于低温状态时，可在13.57‑16.10GHz的频带范围内实现透射式的交叉极化转换；当VO₂处于高温状态时，极化转换效果消失，器件也将从极化转换器转换成反射器。本实用新型具有设计感强、可调谐性强和实用性强等优点。

技术领域

本实用新型涉及一种极化转换器，具体的说是一种基于SIW技术的高效透射式可调极化转换器，属于GHz器件技术领域。

背景技术

超材料(Metamaterials，简称MMs)是一种人工周期性复合结构或复合材料，由经过设计的金属微结构按照一定的排布镶嵌在某介质材料中构成，不仅可以实现负折射率，复介电常数和负磁导率，逆向多普勒效应等超常物理特性，还可以实现对电磁波的调制，改变电磁波的传播方式等。而电磁超材料是一种单元结构尺寸远远小于工作波长的亚波长人工周期结构。当工作波长远大于单元结构尺寸时，电磁超材料的电磁参数就由单元结构的谐振特性所决定，例如等效介电常数、等效磁导率等。所以通过对单元结构的设计可以对电磁超材料的电磁参数进行有效的调控，电磁超材料的发展极大的推动了极化转换器的发展。

电磁波的极化，即在空间给定点上电场强度矢量E的大小和方向随时间变化的轨迹。通过人工方法来控制电磁波的极化状态具有非常广泛的应用和十分重要的意义。传统的调控电磁波极化方式主要有光栅调控、双折射效应调控和双色性晶体调控，但是这些方法有很多不足之处，比如，材料尺寸远大于工作波长，很难工作在频率较低的电磁波频段；对电磁波能量的耗很大，不能调控透射电磁波的极化。随着电磁超材料的发展，新的调控电磁波的方法也被提出——电磁超材料极化转换器，根据能量守恒，电磁波入射到超材料表面后会发生反射、透射或者吸收，若电磁波的吸收为零或者可以忽略，反射或者透射的电磁波与入射电磁波的极化方式发生改变的现象就是极化转换，实现极化转换功能的超材料结构即为电磁超材料极化转换器。

在实际的工程应用中，极化转换器往往需要被加载到辐射源上来实现电磁波的调控，而在反射型极化转换器使用中，由于反射波和入射波之间的相互干扰以及辐射源的遮挡效应，将会使得整个设备的辐射性能受到影响，因而透射型极化转换器的研究也是非常有必要的。

SIW是一种利用标准的PCB工艺加工制作的，类似于传统矩形金属波导的准封闭平面导波结构。作为一种新型的传输线结构，SIW兼具传统矩形波导和微带线的优点：一方面，准封闭结构使得SIW具有良好的传输特性和电磁兼容特性；另一方面，SIW除可利用标准的印刷电路板(Printed circuit board,PCB)工艺加工制作外，还可以用多层LTCC/LCP等集成工艺实现，这赋予SIW结构紧凑、总量轻、易于集成和加工的特点。可以期待SIW技术在高速互连、系统集成、器件小型化等领域有潜在的广泛应用前景。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足而提供一种基于SIW技术的高效透射式可调极化转换器，该极化转换器采用透射式结构，通过合理的参数优化可以在13.57-16.10GHz内实现透射式的交叉极化转换，并且可通过温控调节第二层铜表面空槽中VO₂的物理属性，从而达到极化转换器和反射器之间的转换。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

根据本实用新型提出的一种基于SIW技术的高效透射式可调极化转换器，其特征在于，所述极化转换器自上而下包括第一层铜表面、第一层介质层和嵌于所述第一层介质层中间的第一层金属柱、第二层铜表面和互补于此层空槽的VO₂贴片、第二层介质层和嵌于所述第二层介质层中间的第二层金属柱以及第三层铜表面。