一种基于FSS的双频双圆极化器制造技术

本发明专利技术公开了一种基于FSS的双频双圆极化器，包括从上到下依次间隔设置的四个结构相同的极化单元，极化单元包括微波介质基板和附着在微波介质基板上表面的FSS阵列，FSS阵列包括m×n个FSS单元，m×n个FSS单元按照m行×n列的方式均匀排布，每个FSS单元包括第一矩形金属条、第二矩形金属条、第三矩形金属条、第四矩形金属条、第五矩形金属条和第六矩形金属条；优点是能够在双频段将输入的线极化波转化为正交旋向的圆极化波，高频段和低频段的工作带宽均较宽，且高频段和低频段跨频较大。

【技术实现步骤摘要】
一种基于FSS的双频双圆极化器
本专利技术涉及一种双频双圆极化器，尤其是涉及一种基于FSS的双频双圆极化器。
技术介绍
现代卫星通信系统不但对通信质量要求较高，而且对高速运动目标还需要具有较高的通信速度和较高的精准度。圆极化波相对于线极化波和椭圆极化波具有如下几个优势：圆极化波对电磁波极化的改变适应性强，能够消除极化畸变，大大改善收发机的抗干扰性；2、使用不同旋向的圆极化波能够大大改善收发机的抗信号干扰性，提高通信的准确性。3、圆极化波对大气中的雨雪等损耗较小，能够减小极化畸变，提高信号强度。故此，现代卫星通信系统常使用圆极化波进行通信。天线作为卫星通信系统的前端，用于发射和接收电磁波，其性能关乎整个卫星通信系统的好坏。如果一个天线能够同时工作在不同频段且在不同频段内有合适的极化方式，那么这种天线可以大大地降低卫星通信系统的复杂性和成本，将具有很大的使用价值。例如：地面终端卫星通信系统要求天线，在K频段接收LHCPW(左旋圆极化波)，在高频Ka频段发射RHCPW(右旋圆极化波)。将圆极化器加载到普通线极化天线上方，能够将线极化天线输出的线极化波转化为圆极化波，帮助线极化天线辐射圆极化波。授权公告号为CN103457034B的中国专利公开了一种基于弧形手性人工结构材料的双频双圆极化天线，该专利技术包括手性人工结构材料和线极化喇叭天线。手性人工结构材料由介质基板和两层印刷在介质基板两侧周期排列的圆弧形金属线组成。手性人工结构材料放置于线极化喇叭天线上方，可在两个频段内将入射的线极化波分别转化为LHCPW和RHCPW。从功能上来看，该弧形手性人工结构材料就是一个双频双圆极化器。该手性人工结构材料在低频段11.9-12.23GHz将输入的线极化波转化为LHCPW，在高频段14.15-14.5GHz将输入的线极化波转化为RHCPW，但是此结构在低频段11.9-12.23GHz的工作带宽只有2.74％，在高频段14.15-14.5GHz的工作带宽只有2.44％；低频段的中心频率12.065GHz与高频段的中心频率14.325GHz的比值只有1:1.2，高频段和低频段跨频较小。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种能够在双频段将输入的线极化波转化为正交旋向的圆极化波，高频段和低频段的工作带宽均较宽，且高频段和低频段跨频较大的一种基于FSS的双频双圆极化器。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种基于FSS的双频双圆极化器，包括从上到下依次间隔设置的四个结构相同的极化单元，所述的极化单元包括微波介质基板和附着在所述的微波介质基板上表面的FSS阵列，所述的微波介质基板的介电常数记为εr，所述的微波介质基板的厚度为h，h的取值范围为0.1mm～λm1/2，λm1为所述的双频双圆极化器工作频段中最小频率处对应的等效波长，λ01为工作频段中最小频率处对应的真空中的自由波长，所述的FSS阵列包括m×n个FSS单元，m为大于等于2的整数，n为大于等于2的整数，m×n个FSS单元按照m行×n列的方式均匀排布；每个所述的FSS单元包括第一矩形金属条、第二矩形金属条、第三矩形金属条、第四矩形金属条、第五矩形金属条和第六矩形金属条，所述的第一矩形金属条、所述的第二矩形金属条、所述的第三矩形金属条、所述的第四矩形金属条、所述的第五矩形金属条和所述的第六矩形金属条的宽度均为W，W的取值范围为0.1mm～λm1/10；所述的第一矩形金属条、所述的第三矩形金属条、所述的第五矩形金属条和所述的第六矩形金属条横向设置，所述的第二矩形金属条和所述的第四矩形金属条竖向设置，所述的第一矩形金属条、所述的第六金属矩形条和所述的第五矩形金属条位于同一条直线上且三者按照从左往右的顺序排列，所述的第二矩形金属条的底端与所述的第一金属矩形条的上端贴合，所述的第二矩形金属条的顶端和所述的第三矩形金属条的下端贴合，所述的第二矩形金属条的左端和所述的第三矩形金属条的左端齐平，所述的第二矩形金属条的右端和所述的第一矩形金属条的右端齐平，所述的第四矩形金属条的底端与所述的第五金属矩形条的上端贴合，所述的第四矩形金属条的顶端和所述的第三矩形金属条的下端贴合，所述的第四矩形金属条的左端和所述的第五矩形金属条的左端齐平，所述的第四矩形金属条的右端和所述的第三矩形金属条的右端齐平，所述的第六金属矩形条的左端和所述的第一金属矩形条的右端之间存在一段距离，所述的第六金属矩形条的右端和所述的第五金属矩形条的左端之间存在一段距离，所述的第六金属矩形条的左端和所述的第一金属矩形条的右端之间的距离等于所述的第六金属矩形条的右端和所述的第五金属矩形条的左端之间的距离；每行中位于第1列的FSS单元的第一矩形金属条的左端和所述的微波介质基板的左端齐平，每行中位于第n列的FSS单元的第五矩形金属条的右端和所述的微波介质基板的右端齐平，位于第j行第k列的FSS单元的第五矩形金属条的右端和位于第j行第k+1列的FSS单元的第一矩形金属条的左端贴合，j＝1，2，…，m，k＝1，2，…，n-1；位于第1行的FSS单元的第三矩形金属条的上端与所述的微波介质基板的上端存在一段距离，每相邻两行FSS单元之间均存在一段距离且相等，位于第m行的FSS单元的第一矩形金属条的下端与所述的微波介质基板的下端存在一段距离；每相邻两块微波介质基板之间的距离相等，将相邻两块微波介质基板之间的距离记为Dz，Dz的取值范围为0.1mm～λm1/2，其中λm1为所述的双频双圆极化器工作频段中最小频率处对应的等效波长，λ01为工作频段中最小频率处对应的真空中的自由波长；位于上一层的微波介质基板固定设置在位于下一层的微波介质基板上；将所述的第一矩形金属条的长度记为L1；将所述的第二矩形金属条的长度记为L2；将所述的第三矩形金属条的长度记为L3；将所述的第四矩形金属条的长度记为L4；将所述的第五矩形金属条的长度记为L5；将所述的第六矩形金属条的长度记为L6；其中，L1＝L5＝L3/2，L1的取值范围为0.1mm～Ty/4，Ty的取值范围为λm1/2～λm1，L2＝L4，L2的取值范围为λm1/4～λm1/2；L6的取值范围为0.1mm～Ty/4。位于上一层的微波介质基板通过泡沫材料或者多个支撑柱固定设置在位于下一层的微波介质基板上。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：通过从上到下依次间隔设置的四个结构相同的极化单元构成双频双圆极化器，极化单元包括微波介质基板和附着在微波介质基板上表面的FSS阵列，微波介质基板的介电常数记为εr，微波介质基板的厚度为h，h的取值范围为0.1mm～λm1/2，λm1为双频双圆极化器工作频段中最小频率处对应的等效波长，λ01为工作频段中最小频率处对应的真空中的自由波长，FSS阵列包括m×n个FSS单元，m为大于等于2的整数，n为大于等于2的整数，m×n个FSS单元按照m行×n列的方式均匀排布；每个FSS单元包括第一矩形金属条、第二矩形金属条、第三矩形金属条、第四矩形金属条、第五矩形金属条和第六矩形金属条，第一矩形金属条、第二矩形金属条、第三矩形金属条、第四矩形金属条、第五矩形金属条和第六矩形金属条的宽度均为W，W的取值范围为0.1mm～λm1/10；第一矩形金属条、第三矩形金属条、第五矩形金属条和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于FSS的双频双圆极化器，其特征在于包括从上到下依次间隔设置的四个结构相同的极化单元，所述的极化单元包括微波介质基板和附着在所述的微波介质基板上表面的FSS阵列，所述的微波介质基板的介电常数记为εr，所述的微波介质基板的厚度为h，h的取值范围为0.1mm～λm1/2，λm1为所述的双频双圆极化器工作频段中最小频率处对应的等效波长，

【技术特征摘要】
1.一种基于FSS的双频双圆极化器，其特征在于包括从上到下依次间隔设置的四个结构相同的极化单元，所述的极化单元包括微波介质基板和附着在所述的微波介质基板上表面的FSS阵列，所述的微波介质基板的介电常数记为εr，所述的微波介质基板的厚度为h，h的取值范围为0.1mm～λm1/2，λm1为所述的双频双圆极化器工作频段中最小频率处对应的等效波长，λ01为工作频段中最小频率处对应的真空中的自由波长，所述的FSS阵列包括m×n个FSS单元，m为大于等于2的整数，n为大于等于2的整数，m×n个FSS单元按照m行×n列的方式均匀排布；每个所述的FSS单元包括第一矩形金属条、第二矩形金属条、第三矩形金属条、第四矩形金属条、第五矩形金属条和第六矩形金属条，所述的第一矩形金属条、所述的第二矩形金属条、所述的第三矩形金属条、所述的第四矩形金属条、所述的第五矩形金属条和所述的第六矩形金属条的宽度均为W，W的取值范围为0.1mm～λm1/10；所述的第一矩形金属条、所述的第三矩形金属条、所述的第五矩形金属条和所述的第六矩形金属条横向设置，所述的第二矩形金属条和所述的第四矩形金属条竖向设置，所述的第一矩形金属条、所述的第六金属矩形条和所述的第五矩形金属条位于同一条直线上且三者按照从左往右的顺序排列，所述的第二矩形金属条的底端与所述的第一金属矩形条的上端贴合，所述的第二矩形金属条的顶端和所述的第三矩形金属条的下端贴合，所述的第二矩形金属条的左端和所述的第三矩形金属条的左端齐平，所述的第二矩形金属条的右端和所述的第一矩形金属条的右端齐平，所述的第四矩形金属条的底端与所述的第五金属矩形条的上端贴合，所述的第四矩形金属条的顶端和所述的第三矩形金属条的下端贴合，所述的第四矩形金属条的左端和所述的第五矩形金属条的左端齐平，所述的第四矩形金属条的右端和所述的第三矩形金属条的右端齐平，所述的第六金属矩形条的左端和所述的第一金属矩形条的右端之间存...

【专利技术属性】
技术研发人员：王德乐，黄季甫，
申请(专利权)人：宁波大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33