[发明专利]一种具有高频率选择特性的单层无通孔极化扭转反射面

说明书

本公开属于电磁场与微波技术领域，公开一种具有高频率选择特性的单层无通孔极化扭转反射面，包括极化扭转反射面单元，所述极化扭转反射面单元为单层无通孔结构，所述极化扭转反射面单元包括正方形介质基板、双模矩形环谐振器和金属地层，所述双模矩形环谐振器附在正方形介质基板上表面，所述正方形介质基板下表面为接地层，所述金属地层附在正方形介质基板下表面的接地层上。该具有高频率选择特性的单层无通孔极化扭转反射面，可将线极化入射波转化成交叉极化反射波，并且可观察到极化扭转反射面具有高频率选择特性，在其通带内可观测到二阶带通频率响应，同时在其上阻带或下阻带位置存在一个交叉极化反射零点。

技术领域

本公开属于电磁场与微波技术领域，具体涉及一种具有高频率选择特性的单层无通孔极化扭转反射面。

背景技术

频率选择表面(FrequencySelectiveSurface，FSS)是一种二维或三维周期阵列单元所组成的结构，就其本质而言是一个空间电磁调控器，可实现对自由空间中的电磁波实现滤波、极化扭转、相位补偿、吸波等功能。极化扭转面就是频率选择表面的一种典型形式，它可将线极化电磁入射波转换为交叉极化形式，即将入射波的极化方向扭转90度。根据电磁波传播方向的不同，极化扭转面可分为透射型和反射型两种，其中极化扭转反射面(PolarizationRotation ReflectiveSurface,PRRS)在降低雷达截面(RadarCrossSection，RCS)、反射阵天线和折合式透射阵天线等方面均有着广泛的应用。

极化扭转反射面的高频率选择性可以提高整个微波系统的电磁兼容性和抗干扰能力，而现有技术中对于极化扭转反射面研究大多集中在宽带工作性能的实现上，而对高频率选择性的研究较少。基于衬底集成波导技术(Substrate IntegratedWaveguide,SIW)，可以设计一种具有交叉偏振反射零的单层二阶极化扭转反射面，但由于其周期元尺寸较大，其性能对斜入射角较为敏感。

发明内容

本公开的目的在于提供一种具有高频率选择特性的单层无通孔极化扭转反射面。该高频率选择性的极化扭转反射面可以提高整个微波系统的电磁兼容性和抗干扰能力，且不需要通孔加工，制造复杂度低，性能较好。

本公开的目的可以通过以下技术方案实现：

一种具有高频率选择特性的单层无通孔极化扭转反射面，包括极化扭转反射面单元，所述极化扭转反射面单元为单层无通孔结构，所述极化扭转反射面单元包括正方形介质基板、双模矩形环谐振器和金属地层，所述双模矩形环谐振器附在正方形介质基板上表面，所述正方形介质基板下表面为接地层，所述金属地层附在正方形介质基板下表面的接地层上，所述反射面由一组极化扭转反射面单元阵列组成。

优选的，所述双模矩形环谐振器由长短不相等的矩形环构成，所述矩形环的长边为l₁，所述矩形环的短边为l₂，所述l₁l₂，所述矩形环的长边一侧的宽度为w₂，所述矩形环的短边一侧的宽度为w₁。

优选的，所述矩形环的长度比(l₁-l₂)/(l₁+l₂)大于0.18。

优选的，所述双模矩形环谐振器的谐振频率可由如下公式计算得出：

其中，f_R1和f_R2分别为矩形环的半波长谐振频率，l_eff为半波长谐振器的等效长度，ε_eff为等效介电常数。

优选的，所述极化扭转反射面的工作中心频率为30GHz。

优选的，所述正方形介质基板采用边长为4mm、厚度为0.508mm、相对介电常数为2.2的TaconicTLY-5高频板。