【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于无线通信，具体涉及为一种反射型宽带和频率可重构极化转换器。
技术介绍
1、电磁波的极化是指电场垂直于传播方向的振荡方向。它同振幅、相位一样，影响电磁波的传播方向和传播状态，是描述电磁波特性的重要物理量。近几十年来，电磁波的极化状态已被广泛应用于广播、雷达、通信、遥控遥测等领域，并取得一些重要的研究成果，如利用电磁波的极化特性实现无线电信号最佳发射和接收，提高通信容量、抗干扰性能等。根据电场矢量末端运动轨迹，电磁波的极化方式可以划分三种类型，包括线极化、圆极化和椭圆极化电磁波。一般来讲，线极化电磁波易于获得，在广播通信领域，多采用水平极化和垂直极化电磁波。但是在很多恶劣的环境中，单一的线极化电磁波容易遭受传播路径上物体的干扰，无法确保可靠和精准的通信质量。尽管圆极化电磁波不易获得，但在抗多径效应、抗雨雾干扰、抗极化旋转等方面具有明显的优势，使其在雷达、通信、遥控遥测等方面得到广泛应用。
2、在电磁波传播过程中，接收与发射天线的极化匹配程度，将决定天线接收能量的大小。如果发射与接收天线具有相同的极化方式，如均为右旋(左旋)圆极化电磁波，则天线将获得最大的接收能量，反之，接收较少的能量或完全接收不到能量，形成极化隔离现象。针对不同类型的应用需求，两种主要的极化转换器被设计，即正交线极化转换器和线圆转换极化器。当采用无源器件设计极化转换器时，大部分设计只能提供单一的功能。虽然部分设计能够提供同时的线-线和线-圆极化转换效果，但这种结构表现出固定的功能，在制造后无法进行极化转换状态切换。因此，为满足更多实际应用需
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是，提供一种反射型宽带和频率可重构极化转换器，此极化转换器能够将x(y)方向的线极化电磁波同时转换为双频双旋向圆极化以及宽频带y(x)极化电磁波。此外，通过切换pin二极管的工作状态，可改变线-线、线-圆极化转换的工作频带。本专利技术的单元结构只需要一个pin二极管，且不用引入额外的馈电线路，具有宽带、高效和易于制造等优点。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用如下的技术方案为：
3、一种反射型宽带和频率可重构极化转换器，由单元结构周期性排列而成，单元结构由金属图案层、电压控制的pin二极管、介质基板层和金属接地平面层组成，其中，
4、所述金属图案层包括两个t形金属图案层，中间通过一个pin二极管连接，用于激发谐振模式，产生线-线和线-圆极化转换；
5、所述中间介质基板层采用f4b板材作为支撑材料，用于控制电磁波的传播相位；
6、所述金属接地平面层沿水平方向设有间隙，将平面分离成两个金属条带，形成改进后的金属接地平面。
7、作为优选，所述金属图案层和金属接地平面层由与金、银的导电率相同，且厚度为0.01–0.04mm的金属铜层制成。
8、作为优选，所述中间介质基板层采用厚度h为1.1–1.3mm，介电常数εr为2.65，介电损耗角正切tanδ为0.01的f4b板材，所述中间介质基板层的尺寸为3.4mm×3.4mm×1.1mm–3.6mm×3.6mm×1.3mm。
9、作为优选，通过金属通孔作为金属图案层和金属接地平面层的桥梁，与直流偏置线组成pin二极管的直流偏置电路。
10、作为优选，所述金属接地平面层沿水平方向引入宽度为0.11–0.13mm。
11、作为优选，所述金属通孔为0.1–0.3mm。
12、作为优选，通过操纵pin二极管的导通与截止状态，实现线-线、线-圆极化转换和工作频率切换功能。
13、作为优选，当pin二极管处于导通状态时，在22.92–50.16ghz的频率范围内，极化转换器将线极化入射波转换为其正交极化状态；在20.95–22.04ghz和53.57–63.12ghz频率范围内其转换为双频带双旋向的圆极化反射电磁波；当pin二极管切换到关断状态时，双频双旋向圆极化电磁波在29.41–47.98ghz和54.42–63.25ghz的频率范围内实现；正交线极化反射电磁波在49.26–53.43ghz的频率范围内产生。
14、本专利技术的反射型宽带和频率可重构极化转换器，单元结构由金属图案层、中间介质基板层和金属接地平面三层结构组成，其中顶部金属图案层嵌入一个pin二极管，金属接地平面连接pin二极管的直流偏置电路。通过控制pin二极管的工作状态，该反射型极化转换器可实现宽带线-线、线-圆极化转换和频率可重构功能。当pin二极管处于导通状态时，在22.92–50.16ghz的频率范围内，该极化转换器将线极化入射波转换为其正交极化状态，极化转换率pcr高达90％，而在20.95–22.04ghz和53.57–63.12ghz频率范围内其转换为双频带双旋向的圆极化反射电磁波。同样，当pin二极管切换到关断状态时，双频双旋向圆极化电磁波在29.41–47.98ghz和54.42–63.25ghz的频率范围内实现，优于3db的轴比带宽分别达到47.99％和15.01％。同时，正交线极化反射电磁波在49.26–53.43ghz的频率范围内产生。本专利技术通过切换pin二极管的工作状态，可以同时提供不同频率频带的线-线和线-圆极化转换效果，并且具有宽带、高效和易于制造的优点。本专利技术所阐述的反射型宽带和频率可重构极化转换器，在可重构天线、卫星通信和极化控制设备方面具有广泛的应用
15、与现有技术相比，本专利技术具有如下优点和技术效果：
16、1.本专利技术同时提供具有多频带的线-线和线-圆极化转换效果，且表现出宽频带和较高的角度稳定性。
17、2.本专利技术通过控制pin二极管的工作状态，能够调整线极化和圆极化反射电磁波的工作频带。
18、3.本专利技术pin二极管的直流偏置电路被蚀刻在金属接地表面上，没有引入额外的馈电线，这可以减少对可重构极化转换的影响。
19、综上所述，本专利技术涉及的可重构极化转换器整体结构简单，尺寸小，易于加工制造，具有同时的双频双旋向线-圆极化转换以及宽频带线-线极化转换特性，可通过操纵pin二极管的开启与关闭状态，改变入射电磁波的极化转换频带，在可重构天线、卫星通信和极化控制设备方面具有广泛的应用。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种反射型宽带和频率可重构极化转换器，其特征在于，由单元结构周期性排列而成，单元结构由金属图案层、电压控制的PIN二极管、介质基板层和金属接地平面层组成，其中，
2.根据权利要求1所述的反射型宽带和频率可重构极化转换器，其特征在于，所述金属图案层和金属接地平面层由与金、银的导电率相同，且厚度为0.01–0.04mm的金属铜层制成。
3.根据权利要求2所述反射型宽带和频率可重构极化转换器，其特征在于，所述中间介质基板层采用厚度h为1.1–1.3mm，介电常数εr为2.65，介电损耗角正切tanδ为0.01的F4B板材，所述中间介质基板层的尺寸为3.4mm×3.4mm×1.1mm–3.6mm×3.6mm×1.3mm。
4.根据权利要求3所述反射型宽带和频率可重构极化转换器，其特征在于，通过金属通孔作为金属图案层和金属接地平面层的桥梁，与直流偏置线组成PIN二极管的直流偏置电路。
5.根据权利要求4所述反射型宽带和频率可重构极化转换器，其特征在于，所述金属接地平面层沿水平方向引入宽度为0.11–0.13mm。
6.根据权利
7.根据权利要求6所述反射型宽带和频率可重构极化转换器，其特征在于，通过操纵PIN二极管的导通与截止状态，实现线-线、线-圆极化转换和工作频率切换功能。
8.根据权利要求7所述反射型宽带和频率可重构极化转换器，其特征在于，当PIN二极管处于导通状态时，在22.92–50.16GHz的频率范围内，极化转换器将线极化入射波转换为其正交极化状态；在20.95–22.04GHz和53.57–63.12GHz频率范围内其转换为双频带双旋向的圆极化反射电磁波；当PIN二极管切换到关断状态时，双频双旋向圆极化电磁波在29.41–47.98GHz和54.42–63.25GHz的频率范围内实现；正交线极化反射电磁波在49.26–53.43GHz的频率范围内产生。
...【技术特征摘要】
1.一种反射型宽带和频率可重构极化转换器，其特征在于，由单元结构周期性排列而成，单元结构由金属图案层、电压控制的pin二极管、介质基板层和金属接地平面层组成，其中，
2.根据权利要求1所述的反射型宽带和频率可重构极化转换器，其特征在于，所述金属图案层和金属接地平面层由与金、银的导电率相同，且厚度为0.01–0.04mm的金属铜层制成。
3.根据权利要求2所述反射型宽带和频率可重构极化转换器，其特征在于，所述中间介质基板层采用厚度h为1.1–1.3mm，介电常数εr为2.65，介电损耗角正切tanδ为0.01的f4b板材，所述中间介质基板层的尺寸为3.4mm×3.4mm×1.1mm–3.6mm×3.6mm×1.3mm。
4.根据权利要求3所述反射型宽带和频率可重构极化转换器，其特征在于，通过金属通孔作为金属图案层和金属接地平面层的桥梁，与直流偏置线组成pin二极管的直流偏置电路。
5.根据权利要求4所述反射型宽带和频率可重构...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。