本發(fā)明涉及一種平面結構電磁波垂直極化到水平極化轉換器，屬于電磁技術領域。

背景技術：

信息化條件下，來自外界的電磁干擾對用頻設備的威脅越來越大，電磁波的傳播控制成為電磁領域研究的熱點。在通信技術中，利用不同的極化具有不同的傳播特性，結合收發(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生極化電流。電視、調頻廣播和短波廣播一般采用水平極化方式。電視信號和調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容，在雷達抗干擾的研究中，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，為了適應現(xiàn)代電子戰(zhàn)大縱深、全方位、高機動和戰(zhàn)場信息密集多變的特點，對天線極化自適應要求日益迫切，為此極化可調的多極化天線在現(xiàn)代雷達、通信及電子偵察與干擾等領域具有重要的新用途。在應用中通常需要電磁波極化轉換器進行轉換，再將天線輻射出去，但是極化轉換的結構復雜。

技術實現(xiàn)要素：

目的：為了克服現(xiàn)有技術中存在的不足，本發(fā)明提供一種平面結構電磁波垂直極化到水平極化轉換器。

技術方案：為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案為：

一種平面結構電磁波垂直極化到水平極化轉換器，包括：第一諧振單元、第一介質層、防透射層、第二介質層、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層頂面，所述第一介質層底面、防透射層、第二介質層頂面依次連接，所述第二諧振單元與第一諧振單元相對應彼此間隔的排列在第二介質層背面；所述第一諧振單元：包括：金屬框、金屬條，所述金屬框內豎直設置有開口的金屬條，金屬條兩個自由端上呈中心對稱方式設置有金屬化通孔；所述第二諧振單元包括：金屬框、金屬條，所述金屬框內水平設置有開口的金屬條；所述防透射層上對應每組金屬化通孔位置均設置有過孔，所述第一諧振單元上兩個金屬化通孔依次穿過第一介質層、防透射層上過孔、第二介質層、第二諧振單元金屬框內金屬條的兩個自由端。

作為優(yōu)選方案，所述第一介質層、第二介質層均采用羅杰斯rt5880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10*10*3.5mm。

作為優(yōu)選方案，所述金屬化通孔直徑為0.4mm。

作為優(yōu)選方案，所述第一介質層、第二介質層的厚度為1.524mm

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。

有益效果：本發(fā)明提供的一種平面結構電磁波垂直極化到水平極化轉換器，有如下優(yōu)點：

（1）與傳統(tǒng)的極化轉換器相比本發(fā)明結構簡單，易加工，通過調節(jié)諧振單元的大小可以實現(xiàn)方便的調節(jié)諧振頻率。

（2）本發(fā)明中極化轉換器厚度約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）本發(fā)明中提出了新的計劃轉換方式，既傳導耦合。本發(fā)明中的計劃轉換能夠進行周期性擴展，使得結構靈活多變，易于實現(xiàn)量產。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的正面結構示意圖；

圖2為第一諧振單元的結構示意圖；

圖3為本發(fā)明的背面結構示意圖；

圖4為第二諧振單元的結構示意圖；

圖5為本發(fā)明的側面剖視圖；

圖6為對應一組金屬化通孔的防透射層的結構示意圖；

圖7為電磁波極化轉化的示意圖；

圖8為電磁波極化轉化的s1（y）1（y）反射系數(shù)仿真圖；

圖9為電磁波極化轉化的s2（x）1（y）透射系數(shù)仿真圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發(fā)明作更進一步的說明。

如圖1-圖6所示，一種平面結構電磁波垂直極化到水平極化轉換器，包括：第一諧振單元1、第一介質層2、防透射層3、第二介質層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層2頂面，所述第一介質層2底面、防透射層3、第二介質層4頂面依次連接，所述第二諧振單元5與第一諧振單元1相對應的彼此間隔的排列在第二介質層4背面；所述第一諧振單元1：包括：金屬框6、金屬條7，所述金屬框6內豎直設置有開口的金屬條7，金屬條7兩個自由端上呈中心對稱方式設置有金屬化通孔8；所述第二諧振單元5包括：金屬框6、金屬條7，所述金屬框6內水平設置有開口的金屬條7；所述防透射層3上對應每組金屬化通孔8位置均設置有過孔9，所述第一諧振單元1上兩個金屬化通孔8依次穿過第一介質層2、防透射層3上過孔9、第二介質層4、第二諧振單元5金屬框6內金屬條7的兩個自由端。

為了使本技術領域的人員更好的理解本申請中的技術方案，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)則排列構成，組成一個8*8的陣列，每個第一諧振單元、第二諧振單元的尺寸為10*10*3.5mm。第一介質層、第二介質層采用羅杰斯rt5880板（介電常數(shù)是2.2，損耗正切0.0009），，第一諧振單元、第二諧振單元金屬條開縫拐角處打兩個成中心對稱的金屬化通孔，使第一諧振單元與第二諧振單元連接起來，孔的直徑為0.4mm。第二諧振單元是在第一諧振單元對應位置旋轉90度排列的。防透射層采用金屬板，金屬板上過孔的直徑要比金屬化通孔直徑要大防止與金屬板接觸。

本設計共有5層，兩層厚度一樣的羅杰斯板中間夾著金屬板，每層羅杰斯板的厚度是1.524mm。羅杰斯板上下表面排列有金屬材料的第一諧振單元、第二諧振單元，每層通過層壓的方式結合在一起。

如圖7所示，當極化方向為y方向的電磁波從第一諧振單元正面端口1垂直入射時，在第一諧振單元上產生諧振形成極化電流，通過金屬化過孔將電流傳導至第二諧振單元，然后輻射出去電磁波，因為第二諧振單元旋轉90度，所以電磁波的電場旋轉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)了y極化方向電磁波轉換成x極化方向的電磁波。

如圖8-9所示，本設計的電磁波極化轉化的s1（y）1（y）反射系數(shù)和s2（x）1（y）透射系數(shù)仿真圖，轉換效率97%，通過仿真顯示剩余的3%是由于介質損耗，如果選用損耗低的介質可以提高轉化效率接近到100%。通過改變諧振單元的大小可以改變轉換的頻率，所以對于設計具有靈活性。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出：對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。