CN105006634B - 双层平面调相装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双层平面调相装置。所述双层平面调相装置包括：上贴片；和与上贴片相对设置的下贴片，下贴片的形状与上贴片的形状相似，下贴片与上贴片电连接。根据本发明的双层平面调相装置，采用上贴片和下贴片以构成双层结构，不但简化了调相装置的结构、扩大了调相范围，还提高了调相装置的相位调节灵活度。
Description
技术领域
本发明涉及双层平面调相装置。
背景技术
现有的平面调相装置都采用至少三层结构，结构复杂，制造成本高。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明提出一种具有结构简单、制造成本低、性能优越的优点的双层平面调相装置。
根据本发明实施例的双层平面调相装置包括：上贴片；和与所述上贴片相对设置的下贴片，所述下贴片的形状与所述上贴片的形状相似，所述下贴片与所述上贴片电连接。
根据本发明实施例的双层平面调相装置，采用上贴片和下贴片以构成双层结构，不但简化了调相装置的结构、扩大了调相范围，还提高了调相装置的相位调节灵活度。
根据本发明的一个实施例，所述上贴片为中心对称图形。
在本发明的一个实施例中，所述上贴片为正多边形，所述上贴片的每个拐角处设有沿所述上贴片的径向延伸的上槽口，所述上槽口的外端敞开；所述下贴片的每个拐角处设有沿所述下贴片的径向延伸的下槽口，所述下槽口的外端敞开。
在本发明的一个实施例中，所述上槽口沿上下方向贯通所述上贴片。
在本发明的一个实施例中，所述下槽口沿上下方向贯通所述下贴片。
优选地，每个所述上槽口的内端与所述上贴片的中心间隔预定距离，每个所述下槽口的内端与所述下贴片的中心间隔所述预定距离。
进一步地，所述预定距离为0.01λ～0.3λ，每个所述上槽口的宽度为0.01λ～0.2λ，每个所述上槽口的长度与所述上贴片的边长呈线性关系，每个所述下槽口的宽度为0.01λ～0.2λ，每个所述下槽口的长度与所述下贴片的边长呈线性关系。
更进一步地，所述预定距离为0.02λ～0.05λ或0.06λ～0.3λ，每个所述上槽口的宽度为0.02λ～0.05λ或0.06λ～0.2λ，每个所述上槽口的长度与所述上贴片的边长呈线性关系，每个所述下槽口的宽度为0.02λ～0.05λ或0.06λ～0.2λ，每个所述下槽口的长度与所述下贴片的边长呈线性关系。
根据本发明的一个实施例，双层平面调相装置进一步包括导电件，所述导电件的一端与所述上贴片连接，所述导电件的另一端与所述下贴片连接。
根据本发明的一个实施例，所述导电件为多个。
优选地，相邻两个所述上槽口之间设有一个所述导电件，相邻两个所述下槽口之间设有一个所述导电件，相邻两个所述导电件之间设有一个所述上槽口和一个所述下槽口。
根据本发明的一个实施例，相邻两个所述导电件相对所述上槽口对称，相邻两个所述导电件相对所述下槽口对称。
可选地，所述导电件为金属过孔或金属柱。
进一步地，所述导电件为金属过孔，所述金属过孔与所述上贴片的中心的距离为所述上贴片的边长的0.01倍～0.4倍，所述金属过孔与所述下贴片的中心的距离为所述下贴片的边长的0.01倍～0.4倍，所述金属过孔的内径为0.001λ～0.2λ，所述金属过孔的壁厚为 0.0001λ～0.2λ。
进一步地，所述金属过孔与所述上贴片的中心的距离为所述上贴片的边长的0.02倍～0.05倍或0.06倍～0.4倍，所述金属过孔与所述下贴片的中心的距离为所述下贴片的边长的0.02倍～0.05倍或0.06倍～0.4倍，所述金属过孔的内径为0.005λ～0.05λ或0.06λ～0.2 λ，所述金属过孔的壁厚为0.0002λ～0.05λ或0.06λ～0.2λ。
在本发明的另一个实施例中，所述上贴片包括：第一上主体和与所述第一上主体相交的第二上主体，所述第一上主体和所述第二上主体均呈长条状；所述下贴片包括：第一下主体和与所述第一下主体相交的第二下主体，所述第一下主体与所述第二下主体均呈长条状。
根据本发明的一个实施例，所述第一上主体和所述第二上主体相互垂直平分；所述第一下主体与所述第二下主体均相互垂直平分。
根据本发明的一个实施例，所述上贴片还包括上端条，所述上端条设在所述第一上主体和/或第二上主体的自由端；所述下贴片还包括下端条，所述下端条设在所述第一下主体和/或所述第二下主体的自由端。
可选地，所述上端条的延伸方向垂直于相应的所述第一上主体或所述第二上主体的延伸方向；所述下端条的延伸方向垂直于相应的所述第一下主体或所述第二下主体的延伸方向。
优选地，所述上端条关于其所在的所述第一上主体或所述第二上主体对称；所述下端条关于其所在的所述第一下主体或所述第二下主体对称。
可选地，所述上端条的一端与相应的所述第一上主体或所述第二上主体相连；所述下端条的一端与相应的所述第一下主体或所述第二下主体相连。
根据本发明的一个实施例，双层平面调相装置进一步包括导电件，所述导电件的一端与所述上贴片连接，所述导电件的另一端与所述下贴片连接。
可选地，所述导电件为金属过孔或金属柱。
进一步地，所述导电件的中心轴线过所述第一上主体和所述第二上主体的交点、所述导电件的中心轴线过第一下主体和所述第二下主体的交点。
更近一步地，所述第一上主体与所述第二上主体的交点为A，所述第一下主体与所述第二下主体的交点为B，所述点A与所述点B的连线为直线AB，
所述导电件为多个，每个所述导电件的上端与所述上贴片相连且下端与所述下贴片相连，每个所述导电件所在直线与所述直线AB平行，且多个所述导电件沿所述直线AB的周向方向均匀分布。
根据本发明的一些实施例，所述双层平面调相装置进一步包括绝缘介质层，所述绝缘介质层设在所述上贴片和所述下贴片之间。
优选地，所述上贴片、所述下贴片、所述绝缘介质层中的每一个的厚度为0.0001λ～0.2 λ。
进一步地，所述上贴片、所述下贴片、所述绝缘介质层中的每一个的厚度为0.0002λ～0.05λ或0.06λ～0.2λ。
附图说明
图1是根据本发明实施例的双层平面调相装置的结构示意图；
图2是根据本发明实施例的双层平面调相装置的结构示意图；
图3是根据本发明实施例的双层平面调相装置的结构示意图；
图4是根据本发明实施例的双层平面调相装置的结构示意图；
图5是根据本发明实施例的双层平面调相装置的幅相特性图；
图6是根据本发明实施例的双层平面调相装置的相位响应曲线图；
图7是根据本发明实施例的双层平面调相装置的幅度响应曲线图；
图8是根据本发明实施例的双层平面调相装置的E面方向图；
图9是根据本发明实施例的双层平面调相装置的H面方向图；
图10是根据本发明实施例的双层平面调相装置的结构示意图；
图11是根据本发明实施例的双层平面调相装置的结构示意图；
图12是根据本发明实施例的双层平面调相装置的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参考图1-图12描述根据本发明实施例的双层平面调相装置10。其中，双层平面调相装置10可用于天线阵列、天线罩、滤波器等微波器件及电路的设计。如图1-图4所示，根据本发明实施例的双层平面调相装置10包括上贴片101和下贴片102。
具体而言，下贴片102与上贴片101相对设置的，下贴片102的形状与上贴片101的形状相似，下贴片102与上贴片101电连接。需要说明的是，这里的“相似”可以指形状相同、大小不同的图形。例如，上贴片101可以形成为四边形，下贴片102形成的形状的与上贴片101的对应角相等、对应边成比例。现有的平面调相装置都采用至少三层结构，结构相对复杂，费用高。本申请首次提出双层平面透射阵单元结构，大幅度降低了双层平面调相装置的结构复杂度、加工和制作成本，开辟了双层调相装置研究的新领域。
根据本发明实施例的双层平面调相装置10，采用上贴片101和下贴片102以构成双层结构，不但简化了调相装置的结构、扩大了调相范围，还提高了调相装置的相位调节灵活度。
如图1-图12所示，在本发明的一个实施例中，上贴片101可以为中心对称图形。由此可以简化双层平面调相装置10的结构、降低双层平面调相装置10制造成本、提高双层平面调相装置10的使用性能，使其可以适用于天线阵列、天线罩、滤波器等微波器件及电路的设计。进一步地，上贴片101的尺寸与下贴片102的尺寸相同。由此，可以进一步提高双层平面调相装置10的使用性能、降低双层平面调相装置10制造成本。
有利地，上贴片101包括上介质层、设在上介质层的上表面上的第一上金属贴片和设在上介质层的下表面上的第一下金属贴片，下贴片102包括下介质层、设在下介质层的上表面上的第二上金属贴片和设在下介质层的下表面上的第二下金属贴片。
这里，对该上介质层和该下介质层的材质不做特殊限定，例如，该上介质层和该下介质层均采用雅龙(Arlon)AD255系列板材，相对介电常数2.55，损耗正切0.0014，厚度为0.105λ。
双层平面调相装置10进一步包括绝缘介质层，绝缘介质层设在上贴片101和下贴片102 之间。由此，可以进一步提高双层平面调相装置10的性能，保证双层平面调相装置10的工作稳定性。进一步地，上贴片101、下贴片102、绝缘介质层中的每一个的厚度为0.0001λ～0.2λ。由此，可以提高双层平面调相装置10的使用性能，保证双层平面调相装置10 的工作稳定性。可选地，上贴片101、下贴片102、绝缘介质层中的每一个的厚度为0.0002 λ～0.05λ或0.06λ～0.2λ，由此，不但可以通过减小金属贴片的厚度,降低整个装置的重量，提升其运输的便捷性，减少与相邻金属贴片引入的寄生电容分布，提升装置的稳定性，还可以加强贴片的导电性能，易于实现阻抗匹配，有效改善相位补偿装置的幅度特性，实现更宽的相位补偿范围。
优选地，上贴片101、下贴片102、绝缘介质层中的每一个的厚度为0.0023λ。由此，可以进一步提高双层平面调相装置10的使用性能，保证双层平面调相装置10的工作稳定性。
下面以两个具体的实施例详细描述根据本发明实施例的双层平面调相装置10。值得理解的是，下述描述只是示例性说明，并不是对本发明的具体限制。
实施例1
如图1-图9所示，在该实施例中，如图1-图9所示，上贴片101可以为中心对称图形。由此可以简化双层平面调相装置10的结构、降低双层平面调相装置10制造成本、提高双层平面调相装置10的使用性能，使其可以适用于天线阵列、天线罩、滤波器等微波器件及电路的设计。由于上贴片101与下贴片102的形状相同，故下贴片102也为中心对称图形。进一步地，上贴片101的尺寸与下贴片102的尺寸相同。由此，可以进一步提高双层平面调相装置10的使用性能、降低双层平面调相装置10制造成本。
上贴片101为正多边形，上贴片101的每个拐角处设有沿上贴片101的径向延伸的上槽口1011。上槽口1011的外端敞开。下贴片102的形状与上贴片101的形状相同，即下贴片102也是正多边形。下贴片102的每个拐角处设有沿下贴片102的径向延伸的下槽口，下槽口的外端敞开。
可选地，上槽口1011沿上下方向(如图2-图4所示的上下方向)贯通上贴片101，由此可以提高双层平面调相装置10的使用性能。同样地，下槽口沿上下方向(如图2- 图4所示的上下方向)贯通下贴片102。当然，当上槽口1011沿上下方向(如图2-图4所示的上下方向)贯通上贴片101时，下槽口也可以沿上下方向(如图2-图4所示的上下方向)贯通下贴片102。由此，可以进一步提高双层平面调相装置10的使用性能。
正多边形的中心与正多边形的顶点的连线的长度叫做半径。换言之，上贴片101的径向是指上贴片101的中心与上贴片101的顶点的连线方向，下贴片102的径向是指下贴片102的中心与下贴片102的顶点的连线方向。
现有的平面调相装置都采用至少三层结构，结构相对复杂，费用高。本申请首次提出双层平面透射阵单元结构，大幅度降低了平面透射阵单元的结构复杂度、加工和制作成本，开辟了双层调相装置研究的新领域。
根据本发明实施例的双层平面调相装置10，通过在上贴片101的每个拐角处开设上槽口1011且在下贴片102的每个拐角处开设下槽口，从而增加了谐振结构，提升了双层平面调相装置10的性能。
根据本发明实施例的双层平面调相装置10通过调节上贴片101和下贴片102的边长L，可以灵活地调节双层平面调相装置10的相位，在入射波斜入射的情况下依然能够保持良好的工作性能，而普通的全金属单元无法做到这一点。换言之，双层平面调相装置10的幅相特性随上贴片101和下贴片102的边长变化而改变。
因此，根据本发明实施例的双层平面调相装置10具有结构简单、制造成本低、性能优越的优点，可用于天线阵列、天线罩、滤波器等微波器件及电路的设计。
如图1-图4所示，双层平面调相装置10包括上贴片101和下贴片102。
上贴片101的形状与下贴片102的形状相同，上贴片101的尺寸与下贴片102的尺寸相同。具体地，上贴片101和下贴片102都可以是正方形。
上贴片101与下贴片102可以具有相同的结构。上贴片101和下贴片102中的每一个的中心频率为20GHz，周期性单元间隔可以为0.1λ～0.75λ。可选地，周期性单元间隔为 0.2λ～0.5λ或0.5λ～0.75λ。需要说明的是，亚波长结构不但可以有效拓宽系统的工作带宽，半波长及以上结构可以有效增加贴片尺寸的变化幅度，实现更宽的相位补偿范围。
例如，上贴片101和下贴片102中的每一个的中心频率为20GHz，周期性单元间隔为0.43λ，相当于工作频率波长的0.43。也就是说，根据本发明实施例的双层平面调相装置 10的工作频率的波长为λ。
双层平面调相装置10进一步包括绝缘介质层，绝缘介质层设在上贴片101和下贴片102 之间。
这里，对该括绝缘介质层的材质不做特殊限定，例如，该括绝缘介质层均采用雅龙(Arlon)AD255系列板材，相对介电常数2.55，损耗正切0.0014，厚度为0.01λ～0.3λ。可选地，当厚度为0.05λ～0.1λ或0.1λ～0.3λ时，不但可以实现更宽的相位补偿范围，提升双层平面调相装置10的稳定性，还可以节约生产成本，降低制造难度，减少由加工误差引入的调相误差。经试验验证，当括绝缘介质层均采用雅龙(Arlon)AD255系列板材，相对介电常数2.55，损耗正切0.0014，厚度为0.105λ时，双层平面调相装置10的稳定性较佳。
进一步地，上贴片101、下贴片102、绝缘介质层中的每一个的厚度为0.0001λ～0.2λ。由此，可以提高双层平面调相装置10的使用性能，保证双层平面调相装置10的工作稳定性。可选地，上贴片101、下贴片102、绝缘介质层中的每一个的厚度为0.0002λ～0.05 λ或0.06λ～0.2λ，由此，不但可以通过减小金属贴片的厚度,降低整个装置的重量，提升其运输的便捷性，减少与相邻金属贴片引入的寄生电容分布，提升装置10的稳定性，还可以加强贴片的导电性能，易于实现阻抗匹配，有效改善相位补偿装置的幅度特性，实现更宽的相位补偿范围。
例如，经实验验证，当上贴片101、下贴片102、绝缘介质层中的每一个的厚度为0.0023 λ时，双层平面调相装置10的相位补偿范围较宽、幅度特性较佳。
在本发明的一个示例中，每个上槽口1011的内端与上贴片101的中心间隔预定距离 S/2，每个下槽口的内端与下贴片102的中心间隔该预定距离S/2。
优选地，该预定距离S/2为0.01λ～0.3λ，每个上槽口1011的宽度W为0.01λ～0.2λ，每个上槽口1011的长度与上贴片101的边长呈线性关系。每个下槽口的宽度为 0.01λ～0.2λ，每个下槽口的长度与下贴片102的边长呈线性关系。优选地，预定距离S/2为0.02λ～0.05λ或0.06λ～0.3λ，由此不但可以有效引导高频电流在贴片表面的分布，实现更宽的相位补偿范围，还可以减少开槽引入的寄生电容分布，提升装置10的稳定性。
进一步优选地，该预定距离S/2为0.026λ，每个上槽口1011的宽度W为0.02λ，每个下槽口的宽度为0.02λ。
如图3所示，在本发明的一个示例中，双层平面调相装置10进一步包括导电件。其中，导电件的一端与上贴片101连接，导电件的另一端与下贴片102连接。由此，可以进一步提高双层平面调相装置10的使用性能。优选地，导电件可以为多个。由此便于提高上贴片101和下贴片102的连接稳定性。
进一步地，相邻两个上槽口1011之间设有一个导电件，相邻两个下槽口之间设有一个导电件，相邻两个导电件之间设有一个上槽口1011和一个下槽口。由此可以提高上贴片101和下贴片102的连接稳定性。更进一步地，相邻两个导电件相对上槽口对称，相邻两个导电件相对下槽口对称。
可选地，导电件可以为金属过孔或金属柱。由此可以提高双层平面调相装置10的结构多样性。
例如，导电件为金属过孔103，金属过孔103的上端与上贴片101相连，金属过孔103的下端与下贴片102相连。
可选地，金属过孔103的中心轴线、上贴片101的中心线和下贴片102的中心线彼此重合。也就是说，金属过孔103的上端与上贴片101的中心相连，金属过孔103的下端与下贴片102的中心相连。金属过孔103可以是中心金属过孔。
没有设置金属过孔103的双层平面调相装置10采用间接耦合方式，其耦合较弱。收/ 发单元结构采用了传输线等耦合结构将接收到的信号直接传输到发射端口，但是其结构不对称，不适合全极化天线设计，同时其传输结构也占用了一层单元结构，增加了结构复杂度。
为了增强双层平面调相装置10的耦合程度，将收/发单元中的传输结构引入到双层平面调相装置10中，同时采用对称结构设计使其适用于全极化应用。
根据本发明实施例的双层平面调相装置10通过设置金属过孔103，从而可以提升双层平面调相装置10的性能。
如图4所示，在本发明的另一个示例中，双层平面调相装置10进一步包括多个金属过孔103，每个金属过孔103的上端与上贴片101相连，且每个金属过孔103的下端与下贴片102相连。其中，相邻两个上槽口1011之间设有一个金属过孔103，相邻两个下槽口之间设有一个金属过孔103，相邻两个金属过孔103之间设有一个上槽口1011和一个下槽口。
也就是说，多个金属过孔103与多个上槽口1011交替设置，多个金属过孔103与多个下槽口交替设置。
根据本发明实施例的双层平面调相装置10通过设置多个金属过孔103，从而可以进一步提高双层平面调相装置10的性能。与不设置金属过孔103的双层平面调相装置10相比，设置多个金属过孔103的双层平面调相装置10可以将相位补偿范围由180°提高到305°，可以将单元幅度响应由-5dB以下提高到-1dB。
如图4所示，在本发明的一些示例中，相邻两个金属过孔103相对上槽口1011对称，相邻两个金属过孔103相对下槽口对称。由此可以使双层平面10的结构更加合理。
金属过孔103具有传输线的功能，把接收的能量直接耦合到发射端，代替了间接耦合。
金属过孔103与上贴片101的中心根据上贴片101的尺寸的变化而改变，金属过孔103 与下贴片102的中心根据下贴片102的尺寸的变化而改变。
优选地，金属过孔103与上贴片101的中心的距离为上贴片101的边长的0.01倍～0.4 倍，金属过孔103与下贴片102的中心的距离为下贴片102的边长的0.01倍～0.4倍。可选地，金属过孔103与上贴片101的中心的距离为上贴片101的边长的0.02倍～0.05倍或0.06倍～0.4倍，金属过孔103与下贴片102的中心的距离为下贴片102的边长的0.02倍～0.05倍或0.06倍～0.4倍，由此不但可以有效引导高频电流在贴片表面的分布，实现更宽的相位补偿范围，还可以通过增大金属过孔103的间距，减少相邻金属过孔或者电连接引入的寄生电容分布，提升装置10的稳定性。例如，金属过孔103与上贴片101的中心的距离V为上贴片101的边长的0.244倍，金属过孔103与下贴片102的中心的距离为下贴片 102的边长的0.244倍。
进一步地，金属过孔103的内径为0.001λ～0.2λ。可选地，金属过孔103的内径为0.005λ～0.05λ或0.06λ～0.2λ。由此不但可以通过减小金属过孔尺寸，减少相邻金属过孔或者电连接引入的寄生电容分布，提升装置10的稳定性，还可以加强上下层贴片之间的耦合程度，有效引导高频电流在上下层贴片表面的分布，实现更宽的相位补偿范围。
更进一步地，金属过孔103的壁厚为0.0001λ～0.2λ。可选地，金属过孔103的壁厚为0.0002λ～0.05λ或0.06λ～0.2λ。由此不但可以通过减小金属过孔103厚度，减少相邻金属过孔或者电连接引入的寄生电容分布，提升装置10的稳定性，还可以加强上下层贴片之间的耦合程度，有效引导高频电流在上下层贴片表面的分布，实现更宽的相位补偿范围。例如，金属过孔103的内径为0.013λ，金属过孔103的壁厚为0.0013λ。
采用基于有限元法的全波分析电磁仿真软件Ansoft HFSS对双层平面调相装置10的单元特性进行计算。为考虑相邻单元的耦合影响，采用“无限阵列方法”(Infinite ArrayApproach)，将双层平面调相装置10放置于周期性的环境中，用周期性边界条件来准确有效地截断计算区域，以提高数值分析的效率。
没有设置金属过孔103的双层平面调相装置10为第一种调相装置，设置一个金属过孔 103(中心金属过孔)的双层平面调相装置10为第二种调相装置(如图3所示)，设置多个金属过孔103的双层平面调相装置10为第三种调相装置(如图4所示)。这三种调相装置的相位响应曲线和幅度响应曲线如图6和图7所示。
第一种调相装置的1dB相位补偿范围有限，大约只有180°。第二种调相装置的相位和幅度性能与第一种调相装置的相位和幅度性能几乎一致，主要原因是当金属过孔103置于双层平面调相装置10的中心时，由于金属结构的对称性，其中心部分的电流为零，所以金属过孔103对双层平面调相装置10的性能基本没有影响。
与第一种调相装置和第二种调相装置相比，第三种调相装置可以大幅度提升相位和幅度响应。尤其是在上贴片101和下贴片102尺寸较小时，双层平面调相装置10(第三种天线)的相位补偿上限由40°提升至140°，相位补偿范围提高了100°，单元幅度也由-5dB 以下提升至-1dB。
为了验证这种设计，基于这种新型平面表面调相装置设计了天线阵列，并在紧缩场微波暗室进行了实地测量。首先测试了用于照射双层平面调相装置10的标准喇叭天线增益，记录下其相对电平值，然后分别测试了基于双层平面调相装置10设计的天线阵列的E面天线方向图和H面天线方向图的主极化和交叉极化相对电平值，并与标准喇叭天线的相对电平值做比较。中心频率20GHz的E面天线方向图和H面天线方向图的测试结果分别如图8和图9所示。为了方便和仿真结果对比分析，在测试曲线中叠加了理论计算结果。
由图8和图9可以看出，中心频率处天线仿真和测试方向图主瓣吻合良好，E面和H面的3dB波束宽度分别为2.76°和2.74°，而仿真结果均为3.05°。主瓣波束在-20dB左右出现扩展，比仿真结果的第一旁瓣电平高出5dB，E面交叉极化最高-28dB，H面交叉极化-30dB。虽然测试方向图的旁瓣电平高于理论计算结果，但是绝大部分都保持在-20dB 以下。
实施例2
如图10-图12所示，与上述实施例不同的是，在该实施例中，上贴片101可以包括：第一上主体210和与第一上主体210相交的第二上主体211，第一上主体210和第二上主体211均可以呈长条状。下贴片102可以包括：第一下主体220和与第一下主体220相交的第二下主体221，第一下主体220与第二下主体221均可以呈长条状。由此，可以进一步简化双层平面调相装置10的结构，降低双层平面调相装置10的生产成本。
有利地，如图10-图12所示，第一上主体210和第二上主体211相互垂直平分，第一下主体220与第二下主体221均相互垂直平分。由此，便于实现双层平面调相装置10灵活调相。
进一步地，如图11-图12所示，上贴片101还可以包括上端条212，上端条212可以设在第一上主体210和/或第二上主体211的自由端。换言之，上端条212可以设在第一上主体210的两端上，也可以设在第二上主体211的两端上，还可以同时设在第一上主体210 的两端和第二上主体211的两端。同样地，下贴片102还可以包括下端条222，下端条222 设在第一下主体220和/或第二下主体221的自由端。换言之，下端条222可以设在第一下主体220的两端，也可以设在第二下主体221的两端，还可以同时设置在第一下主体220 的两端和第二下主体221的两端。由此，可以扩大双层平面调相装置10的调相范围，提高双层平面调相装置10的调相灵活度。
进一步地，如图11-图12所示，上端条212的延伸方向垂直于相应的第一上主体210或第二上主体211的延伸方向；下端条222的延伸方向垂直于相应的第一下主体220或第二下主体221的延伸方向。可以理解的是，当第一上主体210的两端设置有上端条212时，上端条212的延伸方向垂直于该第一上主体210的延伸方向；当第二上主体211的两端设置有上端条212时，上端条212的延伸方向垂直于该第二上主体211的延伸方向；当第一下主体220的两端设置有下端条222时，下端条222的延伸方向垂直于该第一下主体220 的延伸方向；当第二下主体221的两端设置有下端条222时，下端条222的延伸方向垂直于该第二下主体221的延伸方向。由此，可以扩大双层平面调相装置10的调相范围，提高双层平面调相装置10的调相灵活度。
更进一步地，在如图11所示的示例中，上端条212关于其所在的第一上主体210或第二上主体211对称；下端条222关于其所在的第一下主体220或第二下主体221对称。可以理解的是，当第一上主体210的两端设置有上端条212时，上端条212关于该第一上主体210对称；当第二上主体211的两端设置有上端条212时，上端条212关于该第二上主体211对称；当第一下主体220的两端设置有下端条222时，下端条222关于该第一下主体220对称；当第二下主体221的两端设置有下端条222时，下端条222关于该第二下主体221对称。由此，可以扩大双层平面调相装置10的调相范围，提高双层平面调相装置 10的调相灵活度。
在如图12所示的示例中，上端条212的一端与相应的第一上主体210或第二上主体211 相连；下端条222的一端与相应的第一下主体220或第二下主体221相连。可以理解的是，当第一上主体210的两端设置有上端条212时，其中一个上端条212的一端与该第一上主体210的一端相连，另一个上端条212的一端与该第一上主体210的另一端相连；当第二上主体211的两端设置有上端条212时，其中一个上端条212与该第二上主体211的一端相连，另一个上端条212的一端与该第二上主体211的另一端相连；同样地，当第一下主体220的两端设置有下端条222时，其中一个下端条222的一端与该第一下主体220的一端相连，另一个下端条222的一端与该第一下主体220的另一端相连；当第二下主体221 的两端设置有下端条222时，其中一个下端条222的一端与该第二下主体221的一端相连，另一个下端条222的一端与该第二下主体221的另一端相连。由此，可以扩大双层平面调相装置10的调相范围，提高双层平面调相装置10的调相灵活度。
双层平面调相装置10进一步包括导电件，导电件的一端与上贴片101连接，导电件的另一端与下贴片102连接。如图10-图12所示，导电件的上端与上贴片101相连，导电件的下端与下贴片102相连，其中导电件的中心轴线可以过第一上主体210和第二上主体211 的交点、导电件的中心轴线过第一下主体220和第二下主体221的交点。例如，如图10- 图12所示，第一上主体210和第二上主体211的交点为A，第一下主体220和第二下主体 221的交点为B，点A与点B的连线为直线AB，导电件的中心轴线与直线AB重合。由此，可以增强双层平面调相装置10的耦合程度，将收/发单元中的传输结构引入到双层平面调相装置10中，同时采用对称结构设计使其适用于圆极化应用。
当然，导电件的个数并不限于此，例如，在如图10-图12所示的示例中，双层平面调相装置10可以包括多个导电件，每个导电件的上端与上贴片101相连且下端与下贴片102相连，每个导电件所在直线与直线AB平行，且多个导电件沿直线AB的周向方向均匀分布。换言之，多个导电件在上贴片101或下贴片102所在的平面上的投影在同一圆上，且任意两个相邻的导电件间距相等。根据本发明实施例的双层平面调相装置10通过设置多个导电件，从而可以进一步提高双层平面调相装置10的性能。与不设置导电件的双层平面调相装置10相比，设置多个导电件的双层平面调相装置10可以提高相位补偿范围和单元幅度响应。可选地，导电件可以为金属过孔103或金属柱。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (18)
1.一种双层平面调相装置，其特征在于，包括：
上贴片，所述上贴片为正多边形，所述上贴片的每个拐角处设有沿所述上贴片的径向延伸的上槽口，所述上槽口的外端敞开；或者所述上贴片包括：第一上主体和与所述第一上主体相交的第二上主体，所述第一上主体和所述第二上主体均呈长条状，所述第一上主体与所述第二上主体的交点为点A；
与所述上贴片相对设置的下贴片，所述下贴片的形状与所述上贴片的形状相似，所述下贴片与所述上贴片电连接，当所述上贴片为正多边形时，所述下贴片的每个拐角处设有沿所述下贴片的径向延伸的下槽口，所述下槽口的外端敞开；当所述上贴片包括所述第一上主体和所述第二上主体时，所述下贴片包括：第一下主体和与所述第一下主体相交的第二下主体，所述第一下主体与所述第二下主体均呈长条状，所述第一下主体与所述第二下主体的交点为点B，所述点A与所述点B的连线为直线AB；
导电件，所述导电件为多个，多个所述导电件为金属过孔或金属柱；
其中，当所述上贴片为正多边形时，相邻两个所述上槽口之间设有一个所述导电件，相邻两个所述下槽口之间设有一个所述导电件，相邻两个所述导电件之间设有一个所述上槽口和一个所述下槽口；当所述上贴片包括所述第一上主体和所述第二上主体时，每个所述导电件的上端与所述上贴片相连且下端与所述下贴片相连，每个所述导电件所在直线与所述直线AB平行，且多个所述导电件沿所述直线AB的周向方向均匀分布。
2.根据权利要求1所述的双层平面调相装置，其特征在于，所述上槽口沿上下方向贯通所述上贴片。
3.根据权利要求1所述的双层平面调相装置，其特征在于，所述下槽口沿上下方向贯通所述下贴片。
4.根据权利要求1所述的双层平面调相装置，其特征在于，每个所述上槽口的内端与所述上贴片的中心间隔预定距离，每个所述下槽口的内端与所述下贴片的中心间隔所述预定距离。
5.根据权利要求4所述的双层平面调相装置，其特征在于，所述预定距离为0.01λ～0.3λ，每个所述上槽口的宽度为0.01λ～0.2λ，每个所述上槽口的长度与所述上贴片的边长呈线性关系，每个所述下槽口的宽度为0.01λ～0.2λ，每个所述下槽口的长度与所述下贴片的边长呈线性关系。
6.根据权利要求5所述的双层平面调相装置，其特征在于，所述预定距离为0.02λ～0.05λ或0.06λ～0.3λ，每个所述上槽口的宽度为0.02λ～0.05λ或0.06λ～0.2λ，每个所述上槽口的长度与所述上贴片的边长呈线性关系，每个所述下槽口的宽度为0.02λ～0.05λ或0.06λ～0.2λ，每个所述下槽口的长度与所述下贴片的边长呈线性关系。
7.根据权利要求1所述的双层平面调相装置，其特征在于，相邻两个所述导电件相对所述上槽口对称，相邻两个所述导电件相对所述下槽口对称。
8.根据权利要求1所述的双层平面调相装置，其特征在于，所述导电件为金属过孔，所述金属过孔与所述上贴片的中心的距离为所述上贴片的边长的0.01倍～0.4倍，所述金属过孔与所述下贴片的中心的距离为所述下贴片的边长的0.01倍～0.4倍，所述金属过孔的内径为0.001λ～0.2λ，所述金属过孔的壁厚为0.0001λ～0.2λ。
9.根据权利要求8所述的双层平面调相装置，其特征在于，所述金属过孔与所述上贴片的中心的距离为所述上贴片的边长的0.02倍～0.05倍或0.06倍～0.4倍，所述金属过孔与所述下贴片的中心的距离为所述下贴片的边长的0.02倍～0.05倍或0.06倍～0.4倍，所述金属过孔的内径为0.005λ～0.05λ或0.06λ～0.2λ，所述金属过孔的壁厚为0.0002λ～0.05λ或0.06λ～0.2λ。
10.根据权利要求1所述的双层平面调相装置，其特征在于，所述第一上主体和所述第二上主体相互垂直平分；
所述第一下主体与所述第二下主体均相互垂直平分。
11.根据权利要求1所述的双层平面调相装置，其特征在于，所述上贴片还包括上端条，所述上端条设在所述第一上主体和/或第二上主体的自由端；
所述下贴片还包括下端条，所述下端条设在所述第一下主体和/或所述第二下主体的自由端。
12.根据权利要求11所述的双层平面调相装置，其特征在于，所述上端条的延伸方向垂直于相应的所述第一上主体或所述第二上主体的延伸方向；
所述下端条的延伸方向垂直于相应的所述第一下主体或所述第二下主体的延伸方向。
13.根据权利要求12所述的双层平面调相装置，其特征在于，所述上端条关于其所在的所述第一上主体或所述第二上主体对称；
所述下端条关于其所在的所述第一下主体或所述第二下主体对称。
14.根据权利要求12所述的双层平面调相装置，其特征在于，所述上端条的一端与相应的所述第一上主体或所述第二上主体相连；
所述下端条的一端与相应的所述第一下主体或所述第二下主体相连。
15.根据权利要求1所述的双层平面调相装置，其特征在于，所述导电件的中心轴线过所述第一上主体和所述第二上主体的交点、所述导电件的中心轴线过第一下主体和所述第二下主体的交点。
16.根据权利要求1-15中任一项所述的双层平面调相装置，其特征在于，进一步包括绝缘介质层，所述绝缘介质层设在所述上贴片和所述下贴片之间。
17.根据权利要求16所述的双层平面调相装置，其特征在于，所述上贴片、所述下贴片、所述绝缘介质层中的每一个的厚度为0.0001λ～0.2λ。
18.根据权利要求17所述的双层平面调相装置，其特征在于，所述上贴片、所述下贴片、所述绝缘介质层中的每一个的厚度为0.0002λ～0.05λ或0.06λ～0.2λ。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |