本發(fā)明涉及一種平面結(jié)構(gòu)電磁波極化轉(zhuǎn)換器，屬于電磁波的極化轉(zhuǎn)換器技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

信息化條件下，來自外界的電磁干擾對用頻設(shè)備的威脅越來越大，電磁波的傳播控制成為電磁領(lǐng)域研究的熱點。在通信技術(shù)中，利用不同的極化具有不同的傳播特性，結(jié)合收發(fā)天線的極化特性，可以實現(xiàn)電磁波的最佳發(fā)射和接受。中波廣播采用垂直極化傳播，因為電波的特性，如果水平極化的電波傳播會在大地表面產(chǎn)生極化電流，極化電流受大地的阻抗影響，而使電場信號衰減掉，而垂直極化方式不易產(chǎn)生極化電流。電視、調(diào)頻廣播和短波廣播一般采用水平極化方式。

電視信號和調(diào)頻廣播為空間直接波傳播，不是地面波傳播，不同于上述水平極化波在地球表面?zhèn)鞑p耗大的情況，遠(yuǎn)距離的短波廣播為電離層反射傳播方式。采用水平極化的主要原因是: 1) 工業(yè)電磁干擾大多為垂直極化的，采用水平極化有利于抗干擾; 2) 對于山丘和城市大建筑物阻擋造成信號傳播的陰影區(qū)，當(dāng)接收天線離地面高度大于一個波長時，水平極化電磁波的繞射能力比垂直極化略好一些; 3) 架設(shè)水平極化天線時的支持物( 如鐵桿、塔等) 及垂直饋線等的感應(yīng)場的再輻射對天線特性影響較小。

電磁波的極化控制是電磁波空間傳播控制的重要研究內(nèi)容，在雷達(dá)抗干擾的研究中，可以通過垂直極化波的天線工作來抑制敵方水平極化波的干擾。通常一副天線僅具有一種極化，為了適應(yīng)現(xiàn)代電子戰(zhàn)大縱深、全方位、高機(jī)動和戰(zhàn)場信息密集多變的特點，對天線極化自適應(yīng)要求日益迫切。為此極化可調(diào)的多極化天線在現(xiàn)代雷達(dá)、通信及電子偵察與干擾等領(lǐng)域具有重要的新用途。在應(yīng)用中通常需要電磁波極化轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換，再將天線輻射出去，但是極化轉(zhuǎn)換的結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種平面結(jié)構(gòu)電磁波極化轉(zhuǎn)換器。

技術(shù)方案：為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種平面結(jié)構(gòu)電磁波極化轉(zhuǎn)換器，包括：第一諧振單元、第一介質(zhì)層、防透射層、第二介質(zhì)層、第二諧振單元，所述第一諧振單元彼此間隔的排列在第一介質(zhì)層頂面，所述第一介質(zhì)層底面、防透射層、第二介質(zhì)層頂面依次連接，所述第二諧振單元與第一諧振單元相對應(yīng)彼此間隔的排列在第二介質(zhì)層背面；所述第一諧振單元設(shè)置為豎直開口金屬條，豎直開口金屬條開口處的兩端上分別設(shè)置有一個金屬化通孔，兩個金屬化通孔呈中心對稱方式排列；所述防透射層上對應(yīng)每組金屬化通孔位置均設(shè)置有過孔，所述第二諧振單元設(shè)置為水平開口金屬條；第一諧振單元的一對金屬化通孔分別依次穿過第一介質(zhì)層、防透射層上過孔、第二介質(zhì)層、第二諧振單元的水平開口金屬條的開口處兩端上。

作為優(yōu)選方案，所述第一介質(zhì)層、第二介質(zhì)層均采用羅杰斯RO4003C板。

作為優(yōu)選方案，所述第一諧振單元、第二諧振單元的尺寸為11mm*11mm*3.5mm。

作為優(yōu)選方案，所述金屬化通孔直徑為0.5mm。

作為優(yōu)選方案，所述第一介質(zhì)層、第二介質(zhì)層的厚度為1.5mm。

作為優(yōu)選方案，所述防透射層采用金屬板。

作為優(yōu)選方案，所述防透射層上過孔的直徑大于金屬化通孔的直徑至少0.3mm。

作為優(yōu)選方案，所述豎直開口金屬條的長度為1.8mm，寬度為4.4mm，開口間隙設(shè)置為0.2mm；所述水平開口金屬條的長度為4.4mm，寬度為1.8mm，開口間隙設(shè)置為0.2mm。

有益效果：本發(fā)明提供的一種平面結(jié)構(gòu)電磁波極化轉(zhuǎn)換器，有如下有益效果：

（1）與傳統(tǒng)的極化轉(zhuǎn)換器相比本新型結(jié)構(gòu)簡單，易加工，通過調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)的大小可以方便實現(xiàn)的調(diào)節(jié)諧振頻率。

（2）本設(shè)計中極化轉(zhuǎn)換器厚度約3.5mm，占用的體積小，完全符合現(xiàn)代無線電通信低剖面的要求。

（3）本設(shè)計中提出了新的轉(zhuǎn)換方式，既傳導(dǎo)耦合，能夠進(jìn)行周期性擴(kuò)展，使得結(jié)構(gòu)靈活多變，易于實現(xiàn)量產(chǎn)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的正面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為第一諧振單元的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明的背面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為第二諧振單元的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明的側(cè)面剖視圖；

圖6為對應(yīng)兩組金屬化通孔的防透射層的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為電磁波極化轉(zhuǎn)化示意圖；

圖8為電磁波極化轉(zhuǎn)化的S1（y）1（y）、S2（x）1（y）系數(shù)仿真圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作更進(jìn)一步的說明。

如圖1-圖6所示，一種平面結(jié)構(gòu)電磁波極化轉(zhuǎn)換器，包括：第一諧振單元1、第一介質(zhì)層2、防透射層3、第二介質(zhì)層4、第二諧振單元5，所述第一諧振單元1彼此間隔的排列在第一介質(zhì)層2頂面，所述第一介質(zhì)2層底面、防透射層3、第二介質(zhì)層4頂面依次連接，所述第二諧振單元5與第一諧振單元1相對應(yīng)彼此間隔的排列在第二介質(zhì)層4背面；所述第一諧振單元1設(shè)置為豎直開口金屬條，豎直開口金屬條開口處的兩端上分別設(shè)置有一個金屬化通孔6，兩個金屬化通孔6呈中心對稱方式排列；所述防透射層3上對應(yīng)每組金屬化通孔6位置均設(shè)置有過孔7，所述第二諧振單元5設(shè)置為水平開口金屬條；第一諧振單元1的一對金屬化通孔6分別依次穿過第一介質(zhì)層2、防透射層3上過孔7、第二介質(zhì)層4、第二諧振單元5的水平開口金屬條的開口處兩端上。

為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好的理解本申請中的技術(shù)方案，具體實施例如下，由多個第一諧振單元、第二諧振單元沿著正交方向規(guī)則排列構(gòu)成，每個第一諧振單元、第二諧振單元的尺寸是11mm*11mm*3.5mm。豎直開口金屬條和水平開口金屬條由兩個一樣的長方形結(jié)構(gòu)金屬材料，對稱排列，等效為平面偶極子，每個金屬材料的長度是4.4mm，寬度是1.8mm，金屬材料之間的間距是0.2mm。豎直開口金屬條是水平開口金屬條角度旋轉(zhuǎn)90度而成。中間是兩層厚度一樣介質(zhì)板，采用羅杰斯RO4003（介電常數(shù)是3.38，損耗正切是0.0027），厚度是1.5mm。防透射層采用銅皮，為了防止電磁波透射過去，每層通過層壓的方式結(jié)合在一起。

豎直開口金屬條和水平開口金屬條均在開口拐角處打兩個成中心對稱的金屬化通孔，孔的直徑為0.5mm，豎直開口金屬條和水平開口金屬條上通過金屬化通孔連接起來。防透射層上設(shè)置有開孔，其直徑比金屬化通孔的直徑大至少0.3mm。

如圖7所示，本設(shè)計中，當(dāng)y極化的電磁垂直從第一諧振單元正面端口1入射時，電場平行于豎直開口金屬條，形成感應(yīng)電流，通過金屬化通孔將電流傳導(dǎo)水平開口金屬條，然后輻射出去電磁波，因為第二諧振單元旋轉(zhuǎn)90度 ，所以電磁波的電場旋轉(zhuǎn)90度，形成x方向的電磁波從第二諧振單元背面端口2輻射出去，從而實現(xiàn)極化上轉(zhuǎn)換。

本實施中的電磁波極化轉(zhuǎn)換器簡單易加工，在7G，10.8G，16G三個頻點具有很高的極化轉(zhuǎn)化效率，其中10.8G的轉(zhuǎn)化效率大于97%，通過仿真顯示其他的損耗在介質(zhì)中，如果選用損耗低的介質(zhì)可以提高轉(zhuǎn)化效率接近到100%。通過改變諧振單元結(jié)構(gòu)的大小可以改變轉(zhuǎn)換的頻率，所以對于設(shè)計具有靈活性。

如圖8所示，本設(shè)計中的電磁波極化轉(zhuǎn)化的S1（y）1（y）和S2（x）1（y）參數(shù)，從圖中可以看出三個頻點都在-20dB以下，其中在第二個頻點帶到了-32B。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出：對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。