CN208738439U - 双频线圆极化旋转器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了双频线圆极化旋转器，由单元结构排列而成，所述单元结构包括介质基片，所述介质基片正、反面分别附有一对金属片，所述一对金属片相互对称而设置，且所述一对金属片之间连接有集总器件。本实用新型的有益效果是，利用由集总器件电感级联的矩形金属片对TE和TM波的不同阻抗响应以及集总器件电感的调控作用，实现对相互正交的极化场的等幅、相位差90°的传输特性，从而实现线极化‑圆极化的极化旋转；利用倍频效应实现双频极化旋转特性。
Description
技术领域
本实用新型涉及极化转换器技术领域，特别是涉及双频线圆极化旋转器。
背景技术
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。现有的圆极化方式主要有波导圆极化旋转器和光栅圆极化旋转器。波导圆极化旋转器由于尺寸的限制，大大降低了其应用范围，光栅式圆极化旋转器则有轴比不稳定，带宽较窄，损耗较大且大多数无法实现多频段内的极化转换特性等缺点。
实用新型内容
针对上述技术问题，本实用新型提供了双频线圆极化旋转器，利用倍频效应实现双频极化旋转特性。
双频线圆极化旋转器，由单元结构排列而成，所述单元结构包括介质基片，所述介质基片正、反面分别附有一对金属片，所述一对金属片相互对称而设置，且所述一对金属片之间连接有集总器件。
进一步的：所述单元结构成周期性排列。
进一步的：所述单元结构按照4×4的方式成周期性排列。
进一步的：所述金属片为矩形金属片。
进一步的：所述单元结构为13.4mm*12mm*3mm规格的长方体。
进一步的：所述集总器件为一电感。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：利用由集总器件电感级联的矩形金属片对TE和TM波的不同阻抗响应以及集总器件电感的调控作用，实现对相互正交的极化场的等幅、相位差90°的传输特性，从而实现线极化-圆极化的极化旋转；利用倍频效应实现双频极化旋转特性，且传输系数高。
附图说明
图1为本实用新型实施例所提供的双频线圆极化旋转器中所述单元结构1的正视图。
图2为本实用新型实施例所提供的双频线圆极化旋转器中所述单元结构1的后视图。
图3为本实用新型实施例所提供的双频线圆极化旋转器中所述单元结构1的侧视图。
图4为本实用新型实施例所提供的双频线圆极化旋转器的正视图。
图5为本实用新型实施例所提供的双频线圆极化旋转器的侧视图。
图6是本实用新型实施例所提供的双频线圆极化旋转器在低频段对于垂直于入射的TE波和TM波的传输系数仿真结果。
图7是本实用新型实施例所提供的双频线圆极化旋转器在低频段对于垂直于入射的TE波和TM波的相位响应仿真结果。
图8是本实用新型实施例所提供的双频线圆极化旋转器在高频段对于垂直于入射的TE波和TM波的传输系数仿真结果。
图9是本实用新型实施例所提供的双频线圆极化旋转器在高频段对于垂直于入射的TE波和TM波的传输系数相位响应仿真结果。
图10和图11分别是在引入极化旋转器情况的下，两线极化微带天线的轴比仿真结果。
图中编号：1、单元结构，2、介质基片，3、导电片，4、集总器件。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
如图1～5所示，双频线圆极化旋转器，由单元结构1排列而成，所述单元结构1包括介质基片2，所述介质基片2正、反面分别附有一对导电片3，所述导电片3为矩形金属片。所述一对导电片3相互对称而设置，且所述一对导电片3之间连接有集总器件4。所述集总器件4为一电感。进一步的方案中，所述单元结构1按照4×4的方式成周期性排列。所述单元结构1为13.4mm*12mm*3mm规格的长方体。
对本实用新型实施例实施过程做进一步陈述：本实用新型实施例为一基于频选结构的双频线-圆极化旋转器，该极化旋转器由其单元结构1在正切面内周期性排列而成，该单元结构1由FR4板材构成，其单元结构1外形是13.4mm*12mm*3mm的矩形,在FR4板材两表面分别对称的覆有2对由集总器件电感4相连接的2块矩形金属片3，对于垂直于该结构正切面入射的45°线极化电磁波，可将其电场分解为垂直于由集总器件电感相连接的矩形金属片3的分量即为TE波和平行于由集总器件电感4相连接的矩形金属片3的分量即为TM波。对于TE波分量由于矩形金属片3间缝隙的存在，使得该结构对TE极化分量等效为并联电容；对于TM波分量矩形金属片等效为并联电感；因此对于垂直入射的45°线极化波入射，经过FSS透射后，透射波的TM分量被延迟，TE分量被提前，这样在两个透射分量形成相位差Δφ＝φTM-φTE，同时由于集总器件电感4的作用，可实现对两极化分量相位差的调控。通过优化单元结构1的尺寸以及集总器件电感4的大小，使得Δφ＝90°，且两正交分量幅度相等，则实现了从线极化转换成圆极化。另外利用倍频特性，使得该结构能够在7GHz左右以及其倍频段14GHz左右都实现线极化转换成圆极化。
图6是本实用新型实施例所提供的极化旋转器在低频段对于垂直于入射的TE波和TM波的传输系数仿真结果。由图可见，在7GH附近，极化旋转器对TE波和TM波的传输系数相互接近且都高于0.7，即实现等幅高传输特性。图7是本实用新型实施例所提供的极化旋转器在低频段对于垂直于入射的TE波和TM波的相位响应仿真结果。由图可见，在7GH附近，极化旋转器对TE波和TM波的相位差接近90°，即实现相位差90°特性。由此可见该极化旋转器在低频段对于相互正交的极化场具有等幅、相位差90°的传输特性，即可实现线极化至圆极化的转换。同理，对于高频段，图8和图9分别是本实用新型实施例所提供的极化旋转器在高频段对于垂直于入射的TE波和TM波的传输系数仿真结果和相位响应仿真结果。由图8和图9可见，极化旋转器对TE波和TM波的传输系数相互接近且都高于0.7且相位差接近90°，即实现了线极化至圆极化的转换。
为了验证极化旋转器的性能，针对一同工作频段的线极化微带天线对其引入极化旋转器后的情况进行仿真。首选利用软件设计工作频点为7GHz和14GHz的两个线极化微带天线，并分别命名为天线1和天线2；其次通过在分别在两天线正上方放置该极化旋转器，且该极化旋转器与两天线成45°夹角，对此模型进行仿真得到其轴比结果。
图10和图11分别是在引入极化旋转器情况的下，两线极化微带天线的轴比仿真结果。如图所示，可发现在引入极化旋转器时，轴比在7.13～7.37GHz和13.7～13.9GHz内，其轴比均小于3dB，实现圆极化性能，故本实用新型实施例所提供的极化旋转器具有将线极化转换成圆极化的特性。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (6)
1.双频线圆极化旋转器，由单元结构排列而成，所述单元结构包括介质基片，其特征在于：所述介质基片正、反面分别附有一对导电片，所述一对导电片相互对称而设置，且所述一对导电片之间连接有集总器件。
2.根据权利要求1所述的双频线圆极化旋转器，其特征在于：所述单元结构成周期性排列。
3.根据权利要求2所述的双频线圆极化旋转器，其特征在于：所述单元结构按照4×4的方式成周期性排列。
4.根据权利要求1所述的双频线圆极化旋转器，其特征在于：所述导电片为矩形金属片。
5.根据权利要求1所述的双频线圆极化旋转器，其特征在于：所述单元结构为13.4mm*12mm*3mm规格的长方体。
6.根据权利要求1所述的双频线圆极化旋转器，其特征在于：所述集总器件为一电感。
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