[发明专利]一种基于变容二极管有源频率选择表面的极化转换器

说明书

本发明公开一种基于变容二极管有源频率选择表面的极化转换器，包括多个周期排列的有源频率选择表面单元，该频率选择表面单元由上而下依次层叠设置有第一微带导带层、第一介质板、第一空气层、第一金属接地板、第二介质板，且第一微带导带层由第一子微带导带层、第二子微带导带层、第三子微带导带层、第四子微带导带层、偏置电路组成。与现有技术相比，本发明采用一种特殊的拓扑结构设计，通过控制变容二极管的电压值来改变极化方式，从而实现线‑线（LL）、线‑圆（LC）极化方式的切换。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，具体涉及一种基于变容二极管有源频率选择表面的极化转换器。

背景技术

波的极化是指电磁波在传播过程中电场和磁场方向的变化规律。极化方式是电磁波最重要的基本特征之一，常见的极化方式有线极化、圆极化，其中线极化分为水平极化和垂直极化，圆极化分为左旋圆极化和右旋圆极化。无线通信系统电磁波的极化方式一般不相同，而极化方式不同的通信系统之间是无法进行通信的。比如卫星导航和移动通信系统一般采用圆极化电磁波，而雷达通信系统既有线极化也有圆极化波。

随着现代科技的迅猛发展，无线通信系统也朝着多功能、小型化方向发展，因此能同时实现多种极化方式转换的电磁调控器对通信设备来说意义重大。频率选择表面(Frequency Selective Surface,FSS)是由周期性排布的金属贴片或缝隙组成，因其独特的滤波作用，近年来被广泛用于卫星通信、电磁兼容等多个领域。基于频率选择表面的电磁调控设备层出不穷，其中用于极化转换的器件种类繁多，但大部分结构固定、功能和应用环境受限，无法实现多功能多场合应用，尤其在某些电磁环境复杂、功能需求多样化场合。因此，多功能极化转换器的研究具有重要的价值和意义。

发明内容

本发明针对现有技术中的不足，提供一种基于变容二极管有源频率选择表面的极化转换器，以解决现有频率选择表面极化转换器功能单一的问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于变容二极管有源频率选择表面的极化转换器，包括M×N个周期排列的有源频率选择表面单元(M≥2，N≥2)，所述频率选择表面单元由上而下依次层叠设置有第一微带导带层、第一介质板、第一空气层、第一金属接地板、第二介质板，且所述第一微带导带层由第一子微带导带层、第二子微带导带层、第三子微带导带层、第四子微带导带层、偏置电路组成。

进一步地，所述第一介质板均分为四个区域，第一介质板左上方区域为第一正方形区域，第一介质板右上方区域为第二正方形区域，第一介质板左下方区域为第三正方形区域，第一介质板右下方区域为第四正方形区域；所述第一子微带导带层设置于第一正方形区域内，第一子微带导带层由第一金属片、第一变容二极管、第二变容二极管组成；所述第二子微带导带层设置于第二正方形区域内，第二子微带导带层由第二金属片、第三变容二极管、第四变容二极管组成；所述第三子微带导带层设置于第三正方形区域内，第三子微带导带层由第三金属片、第五变容二极管、第六变容二极管组成；所述第四子微带导带层设置于第四正方形区域内，第四子微带导带层由第四金属片、第七变容二极管、第八变容二极管组成。

进一步地，所述第一金属片由背靠背且中间留有缝隙的设置于第一正方形区域内的第一C型金属片和第二C型金属片组成，且第一C型金属片和第二C型金属片关于第一正方形区域的第一对角线中心呈中心对称；所述第二金属片由背靠背且中间留有缝隙的设置于第二正方形区域内的第三C型金属片和第四C型金属片组成，且第三C型金属片和第四C型金属片关于第二正方形区域的第一对角线中心呈中心对称；所述第三金属片由背靠背且中间留有缝隙的设置于第三正方形区域内的第五C型金属片和第六C型金属片组成，且第五C型金属片和第六C型金属片关于第三正方形区域的第一对角线中心呈中心对称；所述第四金属片由背靠背且中间留有缝隙的设置于第四正方形区域内的第七C型金属片和第八C型金属片组成，且第七C型金属片和第八C型金属片关于第四正方形区域的第一对角线中心呈中心对称。