CN105789909A - 一种极化器及谐振腔 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种极化器，包括第一板和第二板，所述第一板和第二板均设置有多个，并相互交错形成格栅结构，所述第一板和第二板的高度为b，所述第一板和第二板均为导电材质。本发明提供的格栅结构的极化器，通过格栅实现极化转化，将圆极化波、线极化波相互转化，或者改变线极化波的极化方向。并能够根据电磁波的波长设置第一板和第二板的高度从而实现对电磁波分量相位差的控制，使合成波的极化方向可控制。进一步地，在相互平行的第一板和/或第二板之间加入介质还能够减小极化器的大小，实现极化器的小型化。

Description

一种极化器及谐振腔
技术领域
本发明涉及通信领域，特别是一种极化器及谐振腔。
背景技术
在雷达、通信、航空航天及遥控遥测等领域，目标的反射特性、电磁波的传播以及信号的接收性能均与波的极化形式有关。因此，极化信息在目标检测、增强、滤波及识别中有着巨大应用潜力。另外，雷达极化对抗是利用天线和电磁波的极化特性进行干扰和抗干扰的技术。由于极化特征有助于对抗干扰波的干扰和对极化隐身目标进行识别，随着现代战争对通信和电子对抗的重视的升级，极化技术作为一项重要的干扰、抗干扰技术也成为了军事科研领域的一个研究热点。
因此，为适应现代信息密集多边的特点，一副天线仅具有一种极化已不适应现代通信系统的要求。对天线的快速的极化转换的要求日益迫切。极化器或极化转换器正是一种用来实现线极化与圆极化、垂直极化与水平极化形式转换的器件。极化转换主要关注以下几个方面的指标：
1)高性能，即转换后的极化波应具有较高的极化隔离度，接近所需要的极化状态；
2)低损耗，即具有较高的能量转换效率；以及
3)小尺寸，即占用尽可能小的空间。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种极化器及谐振腔，以解决现有技术中的技术问题。
根据本发明的第一方面，提供一种极化器，包括第一板和第二板，所述第一板和第二板均设置有多个，并相互交错形成格栅结构，所述第一板和第二板的高度为b，所述第一板和第二板均为导电材质。
优选地，相邻两块所述第一板的间距为a，相邻两块所述第二板的间距为a，所述a随入射波的等效波长增大而增大。
优选地，所述第一板和第二板为金属板。
优选地，所述第一板与第二板相互垂直。
优选地，所述极化器为极化旋转器，入射波为线极化波，b的大小为入射电磁波的1/2波长的奇数倍，电磁波极化方向与所述第一板和所述第二板均成45°角，合成波极化方向与入射电磁波成90°角。
优选地，所述极化器为线极化转圆极化器，入射波为线极化波，b的大小为入射电磁波的1/4波长的奇数倍，电磁波极化方向与所述第一板和所述第二板均成45°角，合成波为圆极化波。
优选地，所述极化器为圆极化转线极化器，入射波为圆极化波，b的大小为入射电磁波的1/4波长的奇数倍，合成波为线极化波。
优选地，所述第一板和/或第二板之间设置介电常数为Er的介质。
优选地，所述第一板和第二板的高度为倍的b。
根据本发明的第二方面，提供一种谐振腔，所述谐振腔内部设置有上述极化器。
本发明提供的格栅结构的极化器，通过格栅实现极化转换，将圆极化波、线极化波相互化转化，或者改变线极化波的极化方向。并能够根据电磁波的波长设置第一板和第二板的高度从而实现对电磁波分量相位差的控制，使合成波的极化方向可控制。进一步地，在相互平行的第一板和/或第二板之间加入介质还能够减小极化器的大小，实现极化器的小型化。
附图说明
通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
图1为本发明极化器结构示意图；
图2为谐振腔结构示意图。
具体实施方式
以下将参照附图更详细地描述本发明的各种实施例。在各个附图中，相同的元件采用相同或类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。
如图1所示，本发明提供的极化器1包括第一板11和第二板12，所述第一板11和第二板12均设置有多个，多个所述第一板11和第二板12形成格栅结构，所述第一板11和第二板12均为导电材质，优选为金属板。所述第一板11与第二板12相互垂直，多个所述第一板11相互平行并间隔一定的距离，多个所述第二板12相互平行并间隔一定距离，优选地，相邻的所述第一板11之间的间隔距离与相邻的所述第二板12之间的间隔距离相同，均为a。更进一步地，所述第一板11和第二板12的高度相同，均为b。所述第一板11和第二板12相互垂直的插接，插接后第一板11和第二板12的顶部边缘及底部边缘分别位于两个相对的平面内，形成格栅结构。
本发明的所述极化器1的第一板11和第二板12的高度b及相邻的两个平行板之间的间距a的大小与电磁波所处空间的等效波长相关，等效波长越长a、b的值也会越大，故调节等效波长的大小能够相应的使所述极化器1的大小有所变化。例如，通过在相邻的两个所述第一板11和/或相邻的两个所述第二板12之间加入介质的方法来降低电磁波的等效波长，介质的介电常数Er时，所述第一板11和第二板12的高度b缩减为原来的倍。即当加入的介质的介电常数为4时，b的大小为未加入介质前的1/2。
使用本发明所提供的上述结构，可以实现多种不同的极化效果：
在本发明的第一个实施例中，上述的极化器为线极化转圆极化器件。在本实施例中，入射电磁波为线极化，并且电磁波的极化方向沿所述极化器1形成格栅的对角线方向，即所述极化器1的第一板11和第二板12均放置为与入射电磁波的极化方向成45°。电磁波入射之后，通过调节b的大小还能够调节电磁波的水平和垂直分量的相位差，当b的大小为电磁波1/4波长的奇数倍时，电磁波的两个分量相位差成90°，合成波为圆极化波。
本实施例中，因b的大小与电磁波所处空间的等效波长相关，故本发明还可以通过添加介质降低电磁波的等效波长,从而降低极化器的尺寸。例如，在平行板间加入介电常数Er＝4的介质，b的大小会缩减至原来的即一半。
在本发明的第二个实施例中，上述的极化器为线极化旋转器件。在本实施例中，入射电磁波为线极化，并且电磁波的极化方向沿所述极化器1形成格栅的对角线方向，即所述极化器1的第一板11和第二板12均放置为与入射电磁波的极化方向成45°。电磁波入射之后，通过调节b的大小还能够调节电磁波的水平和垂直分量的相位差，当b的大小为电磁波1/2波长的奇数倍时，电磁波的两个分量的相位差为180°的奇数倍，合成波的极化方向与原电磁波极化方向成90°。
同样的，本实施例中，因b的大小与电磁波所处空间的等效波长相关，故本发明还可以通过添加介质降低电磁波的等效波长,从而降低极化器的尺寸。例如，在平行板间加入介电常数Er＝4的介质，b的大小会缩减至原来的即一半。
在本发明的第三个实施例中，该极化器为圆极化转线极化器件。当原电磁波为圆极化波时，所述极化器1把圆极化波分解成与其平行和垂直的两个分量，其中平行波分量按照在波导中的传播模式传播，垂直波分量按照自由空间中的传播模式传播。两电磁波分量初始相位差为90°。当b的大小为电磁波1/4波长的奇数倍时，相位差等于90°的奇数倍，合成波极化方向转为线极化。
如前面两个实施例中的加入介质的方式相似，在本实施例中，也可以通过在极化器中添加介质降低电磁波的等效波长，从而降低极化器的尺寸。例如，在平行板间加入介电常数Er＝4的介质，b的大小会缩减至原来的即一半。
本发明提供的格栅结构的极化器将圆极化波、线极化波相互转化，或者改变线极化波的极化方向。并能够根据电磁波的波长设置平行板的高度从而实现对电磁波分量相位差的控制，使合成波的极化方向可控制。进一步地，在平行板之间加入介质还能够减小极化器的大小。
如图2所示，本发明还提供一种谐振腔，包括极化器、壳体、贴片天线、输入端和输出端。
壳体2通常由铜制成，具有方形的内腔21，壳体2上方设置有腔盖，将内腔21封闭成一个独立的空腔。在垂直于腔盖的内腔21侧壁上，在其中两个相平行的侧壁表面各设置有一贴片天线。极化器1位于两贴片天线之间，本发明利用极化器改变电磁波的极化方向。
本发明的贴片天线为圆极化天线。如图1、图2所示，本发明的贴片天线包括介质板3、附着在介质板3一面上的金属片4和安装在介质板3另一面的同轴线5。介质板3设有同轴线5的一面与内腔21侧壁接触贴合，从而使壳体3作为贴片天线的接地层。两个同轴线5分别作为输入端、输出端与外部输入、输出信号连接。本实施例的金属片4为矩形切去一角形成的形状，当然也可以为其他形状的金属贴片。
应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种极化器，其特征在于，包括第一板和第二板，所述第一板和第二板均设置有多个，并相互交错形成格栅结构，所述第一板和第二板的高度为b，所述第一板和第二板均为导电材质。
2.根据权利要求1所述的极化器，其特征在于，相邻两块所述第一板的间距为a，相邻两块所述第二板的间距为a，所述a随入射波的等效波长增大而增大。
3.根据权利要求1所述的极化器，其特征在于，所述第一板和第二板为金属板。
4.根据权利要求1所述的极化器，其特征在于，所述第一板与第二板相互垂直。
5.根据权利要求1所述的极化器，其特征在于，所述极化器为极化旋转器，入射波为线极化波，b的大小为入射电磁波的1/2波长的奇数倍，电磁波极化方向与所述第一板和所述第二板均成45°角，合成波极化方向与入射电磁波成90°角。
6.根据权利要求1所述的极化器，其特征在于，所述极化器为线极化转圆极化器，入射波为线极化波，b的大小为入射电磁波的1/4波长的奇数倍，电磁波极化方向与所述第一板和所述第二板均成45°角，合成波为圆极化波。
7.根据权利要求1所述的极化器，其特征在于，所述极化器为圆极化转线极化器，入射波为圆极化波，b的大小为入射电磁波的1/4波长的奇数倍，合成波为线极化波。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的极化器，其特征在于，所述第一板和/或第二板之间设置介电常数为Er的介质。
9.根据权利要求8所述的极化器，其特征在于，所述第一板和第二板的高度为倍的b。
10.一种谐振腔，其特征在于，所述谐振腔内部设置有权利要求1-9中任一项所述的极化器。
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