一种基于变容二极管有源频率选择表面的极化转换器制造技术

本发明专利技术公开一种基于变容二极管有源频率选择表面的极化转换器，包括多个周期排列的有源频率选择表面单元，该频率选择表面单元由上而下依次层叠设置有第一微带导带层、第一介质板、第一空气层、第一金属接地板、第二介质板，且第一微带导带层由第一子微带导带层、第二子微带导带层、第三子微带导带层、第四子微带导带层、偏置电路组成。与现有技术相比，本发明专利技术采用一种特殊的拓扑结构设计，通过控制变容二极管的电压值来改变极化方式，从而实现线

【技术实现步骤摘要】
一种基于变容二极管有源频率选择表面的极化转换器


[0001]本专利技术属于无线通信
，具体涉及一种基于变容二极管有源频率选择表面的极化转换器。

技术介绍

[0002]波的极化是指电磁波在传播过程中电场和磁场方向的变化规律。极化方式是电磁波最重要的基本特征之一，常见的极化方式有线极化、圆极化，其中线极化分为水平极化和垂直极化，圆极化分为左旋圆极化和右旋圆极化。无线通信系统电磁波的极化方式一般不相同，而极化方式不同的通信系统之间是无法进行通信的。比如卫星导航和移动通信系统一般采用圆极化电磁波，而雷达通信系统既有线极化也有圆极化波。
[0003]随着现代科技的迅猛发展，无线通信系统也朝着多功能、小型化方向发展，因此能同时实现多种极化方式转换的电磁调控器对通信设备来说意义重大。频率选择表面(Frequency Selective Surface,FSS)是由周期性排布的金属贴片或缝隙组成，因其独特的滤波作用，近年来被广泛用于卫星通信、电磁兼容等多个领域。基于频率选择表面的电磁调控设备层出不穷，其中用于极化转换的器件种类繁多，但大部分结构固定、功能和应用环境受限，无法实现多功能多场合应用，尤其在某些电磁环境复杂、功能需求多样化场合。因此，多功能极化转换器的研究具有重要的价值和意义。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对现有技术中的不足，提供一种基于变容二极管有源频率选择表面的极化转换器，以解决现有频率选择表面极化转换器功能单一的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0006]一种基于变容二极管有源频率选择表面的极化转换器，包括M
×
N个周期排列的有源频率选择表面单元(M≥2，N≥2)，所述频率选择表面单元由上而下依次层叠设置有第一微带导带层、第一介质板、第一空气层、第一金属接地板、第二介质板，且所述第一微带导带层由第一子微带导带层、第二子微带导带层、第三子微带导带层、第四子微带导带层、偏置电路组成。
[0007]进一步地，所述第一介质板均分为四个区域，第一介质板左上方区域为第一正方形区域，第一介质板右上方区域为第二正方形区域，第一介质板左下方区域为第三正方形区域，第一介质板右下方区域为第四正方形区域；所述第一子微带导带层设置于第一正方形区域内，第一子微带导带层由第一金属片、第一变容二极管、第二变容二极管组成；所述第二子微带导带层设置于第二正方形区域内，第二子微带导带层由第二金属片、第三变容二极管、第四变容二极管组成；所述第三子微带导带层设置于第三正方形区域内，第三子微带导带层由第三金属片、第五变容二极管、第六变容二极管组成；所述第四子微带导带层设置于第四正方形区域内，第四子微带导带层由第四金属片、第七变容二极管、第八变容二极管组成。
[0008]进一步地，所述第一金属片由背靠背且中间留有缝隙的设置于第一正方形区域内的第一C型金属片和第二C型金属片组成，且第一C型金属片和第二C型金属片关于第一正方形区域的第一对角线中心呈中心对称；所述第二金属片由背靠背且中间留有缝隙的设置于第二正方形区域内的第三C型金属片和第四C型金属片组成，且第三C型金属片和第四C型金属片关于第二正方形区域的第一对角线中心呈中心对称；所述第三金属片由背靠背且中间留有缝隙的设置于第三正方形区域内的第五C型金属片和第六C型金属片组成，且第五C型金属片和第六C型金属片关于第三正方形区域的第一对角线中心呈中心对称；所述第四金属片由背靠背且中间留有缝隙的设置于第四正方形区域内的第七C型金属片和第八C型金属片组成，且第七C型金属片和第八C型金属片关于第四正方形区域的第一对角线中心呈中心对称。
[0009]进一步地，所述第一变容二极管和第二变容二极管的负极连接第一C型金属片，第一变容二极管和第二变容二极管的正极连接第二C型金属片，且第一变容二极管和第二变容二极管设置于第一C型金属片和第二C型金属片间的缝隙处；所述第三变容二极管和第四变容二极管的正极连接第三C型金属片，第三变容二极管和第四变容二极管的负极连接第四C型金属片，且第三变容二极管和第四变容二极管设置于第三C型金属片和第四C型金属片间的缝隙处；所述第五变容二极管和第六变容二极管的正极连接第五C型金属片，第五变容二极管和第六变容二极管的负极连接第六C型金属片，且第五变容二极管和第六变容二极管设置于第五C型金属片和第六C型金属片间的缝隙处；所述第七变容二极管和第八变容二极管的负极连接第七C型金属片，第七变容二极管和第八变容二极管的正极连接第八C型金属片，且第七变容二极管和第八变容二极管设置于第七C型金属片和第八C型金属片间的缝隙处。
[0010]进一步地，偏置电路为分别设置于第一C型金属片、第二C型金属片、第三C型金属片、第四C型金属片、第五C型金属片、第六C型金属片、第七C型金属片、第八C型金属片臂上的第一高阻抗细微带线、第二高阻抗细微带线、第七高阻抗细微带线、第八高阻抗细微带线、第三高阻抗细微带线、第四高阻抗细微带线、第五高阻抗细微带线、第六高阻抗细微带线。其中，第一高阻抗细微带线与第二高阻抗细微带线在同一侧，第三高阻抗细微带线与第四高阻抗细微带线在同一侧，第五高阻抗细微带线与第六高阻抗细微带线在同一侧，第七高阻抗细微带线与第八高阻抗细微带线在同一侧，且第一高阻抗细微带线与第六C型金属片相连，第二高阻抗细微带线与第三C型金属片相连，第四高阻抗细微带线与第七C型金属片相连，第七高阻抗细微带线与第八C型金属片相连，周期排列时，第三高阻抗细微带线63、第五高阻抗细微带线65、第六高阻抗细微带线66、第八高阻抗细微带线68分别与相邻有源频率选择表面单元的最近邻C型金属片相连。
[0011]进一步地，所述第一C型金属片、第四C型金属片、第六C型金属片、第七C型金属片接正电压，第二C型金属片、第三C型金属片、第五C型金属片、第八C型金属片接负电压。
[0012]进一步地，所述第一介质板、第一空气层、第一金属接地板与第二介质板的长宽尺寸相同，且长宽比为1。
[0013]进一步地，所述第一介质板、第二介质板为F4b板，第一金属片、第二金属片、第三金属片、第四金属片材质为PEC覆铜。
[0014]与现有技术相比，本专利技术采用一种特殊的拓扑结构设计，通过控制变容二极管的
电压来改变极化方式，从而实现线
‑
线(LL)、线
‑
圆(LC)极化方式的切换。
附图说明
[0015]图1为本专利技术实施例的周期结构示意图。
[0016]图2为本专利技术实施例有源频率选择表面单元的结构示意图。
[0017]图3为本专利技术实施例有源频率选择表面单元的左上方四分之一部分的三维结构示意图。
[0018]图4为本专利技术实施例LL极化转换反射相位参数图。
[0019]图5为本专利技术实施例LC极化转换反射相位参数图。
[0020]图6为本专利技术实施例LL极化转换反射系数幅度参数图。
[0021]图7为本专利技术实施例LC极化转换反射系数幅度参数图。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于变容二极管有源频率选择表面的极化转换器，包括M
×
N个周期排列的有源频率选择表面单元，M≥2，N≥2，其特征在于，所述频率选择表面单元由上而下依次层叠设置有第一微带导带层(11)、第一介质板(12)、第一空气层(13)、第一金属接地板(14)、第二介质板(15)，且所述第一微带导带层(11)由第一子微带导带层、第二子微带导带层、第三子微带导带层、第四子微带导带层、偏置电路组成。2.根据权利要求1所述的一种基于变容二极管有源频率选择表面的极化转换器，其特征在于，所述第一介质板(12)均分为四个区域，第一介质板(12)左上方区域为第一正方形区域(41)，第一介质板(12)右上方区域为第二正方形区域(42)，第一介质板(12)左下方区域为第三正方形区域(43)，第一介质板(12)右下方区域为第四正方形区域(44)；所述第一子微带导带层设置于第一正方形区域(41)内，第一子微带导带层由第一金属片(21)、第一变容二极管(D1)、第二变容二极管(D2)组成；所述第二子微带导带层设置于第二正方形区域(42)内，第二子微带导带层由第二金属片(22)、第三变容二极管(D3)、第四变容二极管(D4)组成；所述第三子微带导带层设置于第三正方形区域(43)内，第三子微带导带层由第三金属片(23)、第五变容二极管(D5)、第六变容二极管(D6)组成；所述第四子微带导带层设置于第四正方形区域(44)内，第四子微带导带层由第四金属片(24)、第七变容二极管(D7)、第八变容二极管(D8)组成。3.根据权利要求2所述的一种基于变容二极管有源频率选择表面的极化转换器，其特征在于，所述第一金属片(21)由背靠背且中间留有缝隙的设置于第一正方形区域(41)内的第一C型金属片(31)和第二C型金属片(32)组成，且第一C型金属片(31)和第二C型金属片(32)关于第一正方形区域的第一对角线(51)中点呈中心对称；所述第二金属片(22)由背靠背且中间留有缝隙的设置于第二正方形区域(42)内的第三C型金属片(33)和第四C型金属片(34)组成，且第三C型金属片(33)和第四C型金属片(34)关于第二正方形区域的第一对角线(52)中点呈中心对称；所述第三金属片(23)由背靠背且中间留有缝隙的设置于第三正方形区域(43)内的第五C型金属片(35)和第六C型金属片(36)组成，且第五C型金属片(35)和第六C型金属片(36)关于第三正方形区域的第一对角线(53)中点呈中心对称；所述第四金属片(24)由背靠背且中间留有缝隙的设置于第四正方形区域(44)内的第七C型金属片(37)和第八C型金属片(38)组成，且第七C型金属片(37)和第八C型金属片(38)关于第四正方形区域的第一对角线(54)中点呈中心对称。4.根据权利要求3所述的一种基于变容二极管有源频率选择表面的极化转换器，其特征在于，所述第一变容二极管(D1)和第二变容二极管(D2)的负极连接第一C型金属片(31)，第一变容二极管(D1)和第二变容二极管(D2)的正极连接第二C型金属片(32)，且第一变容二极管(D1)和第二变容二极管(D2)设置于第一C型金属片(31)和第二C型金属片(32)间的缝隙处；所述第三变容二极管(D3)和第四变容二极...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱敏，
申请(专利权)人：金陵科技学院，
类型：发明
国别省市：