本發(fā)明涉及一種平面結(jié)構(gòu)微波線極化到圓極化變換器，屬于電磁技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

信息化條件下，來(lái)自外界的電磁干擾對(duì)用頻設(shè)備的威脅越來(lái)越大，電磁波的傳播控制成為電磁領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)電磁波的極化控制是電磁波空間傳播控制的重要研究?jī)?nèi)容，無(wú)線電技術(shù)中，利用不同極化的電磁波具有不同的傳播特性，結(jié)合收發(fā)天線的極化特性，可實(shí)現(xiàn)無(wú)線電信號(hào)的最佳發(fā)射和接收。

隨著現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展，無(wú)線通信系統(tǒng)對(duì)天線的性能要求越來(lái)越高，普通的線極化天線已經(jīng)難以滿足人們的需求，圓極化天線越來(lái)越受到關(guān)注。與線極化電磁波相比，圓極化天線具有抗雨霧干擾、抗多徑效應(yīng)等優(yōu)勢(shì)，如果通信的一方或雙方處于方向、位置不定的狀態(tài)，例如在劇烈擺動(dòng)或旋轉(zhuǎn)的運(yùn)載體( 如飛行器等) 上，為了提高通信的可靠性，收發(fā)天線之一應(yīng)采用圓極化天線。在人造衛(wèi)星和彈道導(dǎo)彈的空間遙測(cè)系統(tǒng)中，信號(hào)穿過(guò)電離層傳播后，因法拉第旋轉(zhuǎn)效應(yīng)產(chǎn)生極化畸變，這也要求地面上安裝圓極化天線作發(fā)射或接收天線。

在軍事上為了干擾和偵察敵方的通信或雷達(dá)目標(biāo)，在未知敵方的極化狀態(tài)下，需要應(yīng)用圓極化天線，因?yàn)槭褂靡桓眻A極化天線可以接收任意取向的線極化波，因此在衛(wèi)星通信、GPS、物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域得到了廣泛的使用。

傳統(tǒng)的構(gòu)造圓極化天線的一種方法是構(gòu)造圓極化微帶天線、螺旋線天線等，但是這種方法設(shè)計(jì)復(fù)雜，同時(shí)也具有增益低等缺點(diǎn)。另一種構(gòu)造圓極化天線的方法是利用圓極化器加載到線極化天線中，將線極化天線轉(zhuǎn)換為圓極化天線。但是傳統(tǒng)的介質(zhì)圓極化器往往具有較大的厚度，使得天線的剖面高度增大，降低通信系統(tǒng)的集成度，所以將線極化轉(zhuǎn)換成圓極化則非常必要。

技術(shù)實(shí)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)微波線極化到圓極化變換器。

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

一種平面結(jié)構(gòu)微波線極化到圓極化變換器，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(duì)應(yīng)彼此間隔的排列在第二介質(zhì)層背面；所述第一諧振單元由兩個(gè)豎直開口金屬條分開排列組成；每個(gè)豎直開口金屬條開口處的兩端上分別設(shè)置有一個(gè)金屬化通孔，兩個(gè)金屬化通孔呈中心對(duì)稱方式排列；所述防透射層上對(duì)應(yīng)每組金屬化通孔位置均設(shè)置有過(guò)孔，所述第二諧振單元由一個(gè)豎直開口金屬條和一個(gè)水平開口金屬條分開排列組成；第一諧振單元的兩對(duì)金屬化通孔分別依次穿過(guò)第一介質(zhì)層、防透射層上過(guò)孔、第二介質(zhì)層、第二諧振單元的豎直開口金屬條和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25.12*12.6*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(zhì)層、第二介質(zhì)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(guò)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(jié)構(gòu)微波線極化到圓極化變換器，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(jiǎn)單，易加工，通過(guò)調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)的大小可以方便實(shí)現(xiàn)的調(diào)節(jié)諧振頻率。

（2）本設(shè)計(jì)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(wú)線電通信低剖面的要求。

（3）本設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。

附圖說(shuō)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(duì)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)化的示意圖；

圖8為電磁波極化轉(zhuǎn)化的S1（y）1（y）反射系數(shù)仿真圖；

圖9為電磁波極化轉(zhuǎn)化的S2（x）1（y）透射系數(shù)仿真圖；

圖10為在x和y兩個(gè)方向的透射相位差仿真圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作更進(jìn)一步的說(shuō)明。

如圖1-圖6所示，一種平面結(jié)構(gòu)微波線極化到圓極化變換器，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)層2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(duì)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由兩個(gè)豎直開口金屬條6分開排列組成；每個(gè)豎直開口金屬條6開口處的兩端上分別設(shè)置有一個(gè)金屬化通孔7，兩個(gè)金屬化通孔7呈中心對(duì)稱方式排列；所述防透射層3上對(duì)應(yīng)每組金屬化通孔7位置均設(shè)置有過(guò)孔8，所述第二諧振單元5由一個(gè)豎直開口金屬條6和一個(gè)水平開口金屬條9分開排列組成；第一諧振單元1的兩對(duì)金屬化通孔7分別依次穿過(guò)第一介質(zhì)層2、防透射層上過(guò)孔8、第二介質(zhì)層4、第二諧振單元5的豎直開口金屬條6和水平開口金屬條9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(qǐng)中的技術(shù)方案，具體實(shí)施例如下，由多個(gè)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(gè)第一諧振單元、第二諧振單元的尺寸是25.12*12.6*3.5mm。第一諧振單元的兩個(gè)豎直開口金屬條上的金屬化通孔與第二諧振單元的豎直開口金屬條和水平開口金屬條上的金屬化通孔相連接，中間是兩層厚度一樣羅杰斯RO4003C板（介電常數(shù)是3.38，損耗正切是0.0027），防透射層采用金屬板，金屬板上過(guò)孔的直徑要比金屬化通孔直徑要大防止與金屬板接觸。

如圖7所示，當(dāng)極化方向?yàn)閥方向的線極化電磁波從第一諧振單元正面端口1垂直入射時(shí)，在正表面產(chǎn)生極化電流，極化電流通過(guò)金屬化過(guò)孔流到第二諧振單元上，第二諧振單元上的豎直開口金屬條則輻射極化方向?yàn)閥的電磁波，水平開口金屬條則輻射x方向極化的電磁波，通過(guò)調(diào)節(jié)兩個(gè)方向的相位差到90度，根據(jù)電磁場(chǎng)理論，兩個(gè)空間上正交的線極化電磁波，振幅相等，相位差為90度相疊加為圓極化，所以線極化從第一諧振單元正面端口1入射，圓極化從第二諧振單元背面端口2透射。即形成了線極化到圓極化的轉(zhuǎn)換。

如圖8所示，是仿真的反射系數(shù)，在9.44G處達(dá)到了良好的諧振，所圖9所示，是在x和y兩個(gè)方向的透射幅度仿真圖，在9.44G處透射幅度相近。圖10所示，是在x和y兩個(gè)方向的透射相位差，在9.44G處相位差為90度左右。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出：對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，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(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。