一种基于带状线滤波器的高频率选择性双极化转化超表面制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于带状线滤波器的高频率选择性双极化转化超表面，包括多个双极化转化超表面单元；双极化转化超表面单元包括介质板、谐振单元和金属通孔；介质板之间设置有金属接地层，谐振单元包埋在第二层的介质板中，介质板的表面设置有上层金属贴片，介质板的背面设置有下层金属贴片；金属通孔依次与金属贴片、介质板与谐振单元连接谐振单元的类型采用二阶谐振单元或三阶谐振单元；本实用新型专利技术对于透射型的双极化转化超表面，提出的滤波结构，可以克服现有技术中的双极化转化超表面的频率选择性不高的问题，可以实现对入射波的双极化转化功能，并且兼备高频率选择性。并且兼备高频率选择性。并且兼备高频率选择性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于带状线滤波器的高频率选择性双极化转化超表面


[0001]本技术属于微波材料
，涉及一种基于带状线滤波器的高频率选择性双极化转化超表面。

技术介绍

[0002]超表面是一种二维电磁超材料，可在亚波长级别灵活地对入射电磁波的幅度、相位、极化等进行调控。由于电磁超材料具有很优越的电磁特性，因此目前超表面在吸波材料、探测技术、电磁隐身、雷达成像等领域的应用研究在国内外已经成为研究热点。
[0003]极化特性是电磁波非常重要的特性之一，电磁波的极化是指电场在垂直于传播方向的平面上的振荡方向。在通信系统中，电磁波极化的选择一般取决于应用需求和传播环境。
[0004]目前在短波通信、调频广播、雷达成像、无线通信系统等应用中，对线极化的调控显得尤为重要。如在雷达成像系统中，分析入射电磁波的共极化和交叉极化分量，对描述目标的特性尤为重要；如在一些动态通信环境的无线系统中，天线的极化分集能够建立更稳定可靠的无线连接。
[0005]2018年Peng Xu等人在论文An Ultrathin Cross
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Polarization Converter With Near Unity Efficiency for Transmitted Waves(IEEE Transactions on Antennas and Propagation,vol.66,no.8,pp.4370
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4373,Aug.2018)中提出了一种很薄的线极化的交叉极化转化器，但该极化转换器频率选择性很低，在低频处和高频处的频率选择性分别为4dB/GHz、11dB/GHz，在通带边缘处频率选择性不高。
[0006]因此，目前存在的一些线极化转化器的频率选择性不高，即在通带边缘下降缓慢，从而造成在实际的通信系统中，影响系统的抗干扰性和电磁兼容性，恶化系统性能。因此设计出高性能的线极化转化超表面显得尤为重要。

技术实现思路

[0007]针对现有技术中存在的问题，本技术提供一种基于带状线滤波器的高频率选择性的透射型双极化转化超表面；对于透射型的双极化转化超表面，提出的滤波结构，可以克服现有技术中的双极化转化超表面的频率选择性不高的问题。
[0008]本技术是通过以下技术方案来实现：
[0009]一种基于带状线滤波器的高频率选择性双极化转化超表面，包括多个双极化转化超表面单元；所述双极化转化超表面单元包括第一介质板、第二介质板、第三介质板和谐振单元；所述第一介质板与第二介质板之间设置有第一金属接地层，所述第二介质板与第三介质板之间设置有第二金属接地层，所述谐振单元包埋在第二介质板中，所述第一介质板的表面设置有上层金属贴片，所述第三介质板的背面设置有下层金属贴片；所述上金属贴片、第一介质板、谐振单元、第三介质板和下层金属贴片依次贯穿设置有金属通孔；所述谐振单元的类型采用二阶谐振单元或三阶谐振单元。
[0010]优选的，所述谐振单元包括第一谐振单元和第二谐振单元，第一谐振单元和第二谐振单元之间以中心对称的形式分布在第二介质板中。
[0011]优选的，所述谐振单元为带状线结构，所述二阶谐振单元结构为两段电长度为90
°
的带状线，所述三阶谐振单元结构包括二阶谐振单元和两段二分之一波长谐振器的两段带状线。
[0012]优选的，所述第一金属接地层和第二金属接地层上均设置有圆形孔；所述圆形孔的直径大于金属通孔的直径。
[0013]优选的，所述上层金属贴片和下层金属贴片均包括Y轴金属贴片和X轴金属贴片，Y轴金属贴片和X轴金属贴片相互交叉设置；所述Y轴金属贴片和X轴金属贴片均为长方形结构。
[0014]优选的，所述金属通孔包括第一金属通孔，第二金属通孔，第三金属通孔和第四金属通孔；所述第一金属通孔设置在上层金属贴片的Y轴金属贴片上，所述第二金属通孔设置在下层金属贴片的X轴金属贴片上，所述第三金属通孔设置在上层金属贴片的X轴金属贴片上，所述第四金属通孔设置在下层金属贴片的Y轴金属贴片上。
[0015]优选的，所述第一介质板和第三介质板的材质均采用型号为F4B350的介质板，介电常数均为3.5和损耗均为0.003。
[0016]优选的，第二介质板2的材质采用型号为F4B220的介质板，介电常数为2.2和损耗均为0.003。
[0017]优选的，多个双极化转化超表面单元之间通过阵列形式排布。
[0018]与现有技术相比，本技术具有以下有益的技术效果：
[0019]本技术提供一种基于带状线滤波器的高频率选择性的透射型双极化转化超表面，提供的双极化转化超表面共有M
×
N个周期性排布的单元组成，且通过在双极化转化超表面中设置二阶谐振单元或三阶谐振单元的滤波结构，对于透射型的双极化转化超表面，以克服现有技术中的双极化转化超表面的频率选择性不高的问题，可以实现对入射波的双极化转化功能，并且兼备高频率选择性。本技术提出的双极化转化超表面单元均可实现入射极化波的双极化转化，即对Y极化入射的电磁波转化为透射X极化电磁波，对X极化的入射电磁波转化为透射Y极化电磁波，并且极化转化的响应具有很高的频率选择性。
[0020]进一步，为防止金属通孔发生短路，因此在金属接地层上刻蚀有圆形孔，且圆形孔的直径大于金属通孔的直径，保证了金属通孔可以顺利通过金属接地层，而不发生短路。
[0021]进一步，本技术将简单的谐振单元作为平面滤波结构加入到极化转化超表面中，对频率选择性的提高具有非常显著的作用；极化转化超表面的高频率选择特性，可提高通信系统的抗干扰性和电磁兼容特性。
[0022]进一步，本技术通过仿真计算，所述双极化转化超表面单元采用二阶谐振单元在通带边缘低频处和高频处的频率选择性分别为100dB/GHz和85dB/GHz；所述双极化转化超表面单元采用三阶谐振单元在通带边缘低频处和高频处的频率选择性分别为141dB/GHz和130dB/GHz。本技术的二阶谐振单元和三阶谐振单元可以提高极化转化超表面的频率选择性，而且通过仿真结果，可以明显看出三阶谐振单元的频率选择性优于二阶谐振单元，因此该滤波结构能实现高频率选择特性，并且增加带状线滤波器阶数的办法可进一步提高频率选择性。
附图说明
[0023]图1为本技术实施例1的二阶谐振单元立体透视结构示意图；
[0024]图2为本技术实施例1的上层贴片的俯视结构示意图；
[0025]图3为本技术实施例1的第一金属接地板的结构示意图；
[0026]图4为本技术实施例1的带状线的俯视结构示意图；
[0027]图5为本技术实施例1的下层贴片的俯视结构示意图；
[0028]图6为本技术实施例1的整体结构的立体示意图；
[0029]图7为本技术实施例1的10
×
10阵列的结构示意图；
[0030]图8为本技术实施例2的三阶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于带状线滤波器的高频率选择性双极化转化超表面，其特征在于，包括多个双极化转化超表面单元；所述双极化转化超表面单元包括第一介质板(1)、第二介质板(2)、第三介质板(3)和谐振单元；所述第一介质板(1)与第二介质板(2)之间设置有第一金属接地层(4)，所述第二介质板(2)与第三介质板(3)之间设置有第二金属接地层(5)，所述谐振单元包埋在第二介质板(2)中，所述第一介质板(1)的表面设置有上层金属贴片(6)，所述第三介质板(3)的背面设置有下层金属贴片(8)；所述上层金属贴片(6)、第一介质板(1)、谐振单元、第三介质板(3)和下层金属贴片(8)依次贯穿设置有金属通孔；所述谐振单元的类型采用二阶谐振单元或三阶谐振单元。2.根据权利要求1所述的一种基于带状线滤波器的高频率选择性双极化转化超表面，其特征在于，所述谐振单元包括第一谐振单元和第二谐振单元，第一谐振单元和第二谐振单元之间以中心对称的形式分布在第二介质板(2)中。3.根据权利要求1所述的一种基于带状线滤波器的高频率选择性双极化转化超表面，其特征在于，所述谐振单元为带状线结构，所述二阶谐振单元结构为两段电长度为90
°
的带状线(7)，所述三阶谐振单元结构包括二阶谐振单元和两段二分之一波长谐振器的两段带状线(7)。4.根据权利要求1所述的一种基于带状线滤波器的高频率选择性双极化转化超表面，其特征在于，所述第一金属接地层(4)和第二金属接地层(5)上均设置有圆形孔(13)；所...

【专利技术属性】
技术研发人员：付玺玺，林磊，赵雨桐，陈建忠，李锦波，程英鑫，吴其堂，
申请(专利权)人：福建华海传音科技有限公司，
类型：新型
国别省市：