一种反射式极化分离器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种反射式极化分离器，包括介质基板，在介质基板的上表面布置有金属贴片单元结构，在介质基板的下表面设置有金属背板，所述金属贴片单元结构为两个工字型相互垂直布置形成的一体结构，两个工字型中间的长臂垂直相交。本发明提供的反射式极化分离器，具有如下有益效果：1.本发明的极化分离器件制作简单，便于大规模制造：本发明是由人工电磁材料基本单元按一定的规律排列，采用的工艺为印刷电路板工艺；2.本发明的极化分离器具有设计灵活的优点：通过调整基本单元的结构参数的分布，可以改变波在不同位置的相位延迟，从而实现波向不同方向的偏折。
【专利说明】一种反射式极化分离器
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种反射式极化分离器，将两个互相垂直的极化波分离，可以应用于微波器件领域。
【背景技术】
[0002]在微波和光学领域内，对不同极化方式的波分别进行控制是很重要的一项技术。其中的一项应用为将两个互相垂直的极化波进行分离(PBSs)。迄今为止，PBSs可以是通过自然的双折射晶体或者多层的人工各向异性材料来实现的，这种情况下为了得到足够的分束角需要的平板比较厚，不利于加工制作。
【发明内容】
[0003]发明目的:为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种反射式极化分离器，具有低损耗且易于加工，能够增加极化分离器件产品的可靠性。
[0004]技术方案:为实现上述目的，本发明采用的技术方案为:
[0005]一种反射式极化分离器，包括介质基板，在介质基板的上表面布置有金属贴片单元结构，在介质基板的下表面设置有金属背板，所述金属贴片单元结构为两个工字型相互垂直布置形成的一体结构，两个工字型中间的长臂垂直相交。
[0006]优选的，所述金属贴片单元结构，两个工字型在各自长臂的中点处垂直相交。
[0007]优选的，所述金属贴片单元结构，两个工字型具有结构参数可调性，可以同时独立对两个工字型进行结构参数调节，在调节其中一个工字型的结构参数时，对与之垂直的另一个工字型的电磁场方向不产生影响。
[0008]优选的，在介质基板的上表面定义XOY坐标系，所有金属贴片单元结构，工字型的长臂均平行/垂直于X轴/Y轴。
[0009]优选的，该反射式极化分离器由平面波进行激励，对于任意极化的平面波，通过反射式极化分离器后被分解为平行于两个工字型长臂的方向，通过改变工字型的结构参数，实现将两个相互垂直的极化向不同方向进行偏折。
[0010]本发明提供的反射式极化分离器，具有很好的各向异性的调控能力，可以分别对垂直极化以及水平极化进行调控；通过改金属贴片单元结构的结构参数的分布可以使得不同的极化向不同的方向进行偏折；因此，任意极化的平面波，通过反射式极化分离器后被分解成两个互相垂直的极化的波，向不同的方向反射，从而达到了极化分离的目的。
[0011]有益效果:本发明提供的反射式极化分离器，用于极化分离，通过改变金属贴片单元结构的工字型的结构参数，可以对不同的的极化进行调控，具有如下有益效果:1、与传统的极化的波束分离相比，本发明为平板状，制作简单，便于大规模制造:本发明是由人工电磁材料基本单元按一定的规律排列，采用的工艺为印刷电路板工艺；2、本发明的极化分离器具有设计灵活的优点:通过调整基本单元的结构参数的分布，可以改变波在不同位置的相位延迟，从而实现波向不同方向的偏折。【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1为本发明的实施例结构示意图；
[0013]图2为图1中金属贴片单元结构的结构示意图；
[0014]图3为当不同极化时，改变结构参数ly，反射相位的变化；
[0015]图4为本实施例选择的单元结构的相位分布，可以使得波向30°方向偏折；
[0016]图5为本实施例的样品图；
[0017]图6为本发明的近场以及远场仿真结果:(a) 10.5GHz时，水平极化(电场沿x方向)的近场仿真结果；(b) 10.5GHz时，垂直极化(电场沿y方向)的近场仿真结果(c)；
10.5GHz时,远场的仿真结果；
[0018]图7为本发明在10.5GHz的远场测试测试图，分别表示水平极化以及垂直极化时的远场方向图。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
[0020]如图1所示为一种反射式极化分离器，印制在很薄的介质基板I上，其中上表面为谐振单元(金属贴片单元结构3)，下表面为金属背板2 ;金属背板2可以减少电磁波的透射，使其反射效率提高。
[0021]如图2所示，谐振单元为两个工字型相互垂直布置形成的一体结构，两个工字型中间的长臂中点处垂直相交；在介质基板I的上表面定义XOY坐标系，所有谐振单元，工字型的长臂均平行/垂直于X轴/Y轴；将两个工字型中间的两条长臂Ilx与Iy选作可变的结构参数，可以在一定范围内调节反射的相位。
[0022]如图3所示，在不同的极化方向激励下，改变结构参数ly，可以看到反射相位变化有巨大差别。在电场方向与长臂Iy方向平行的情况下，改变长臂Iy的大小，反射相位可以在330°的范围内变化。而当电场方向与Iy垂直时，可以看到改变Iy对反射相位基本没有影响。由此可见，该单元结构具有很好的各向异性，可以在两个互相垂直的方向上对电场进行分别的调控。
[0023]如图4所示，通过选择单元结构的ly，使得垂直极化的反射相位满足该分布。通过相位补偿原理，可以将垂直极化的波反射向30°的方向。相应的，选择Ilx使得水平极化的波反射向-30°的方向。
[0024]如图5所示，为本实施例的微波样品图。
[0025]如图6所示，为本发明实例的近场以及远场仿真结果，其中:(a) 10.5GHz时，水平极化(电场沿X方向)的近场仿真结果，可以看到水平极化波在XZ面上相对Z轴-30°方向偏折；(b) 10.5GHz时,垂直极化(电场沿y方向)波在xz面上相对z轴的30°方向进行偏折；(c) 10.5GHz时，远场的仿真结果，其中平板由极化方向与单元结构成45°方向的平面波激励，在此情况下，将极化方向分解为垂直极化与水平极化，通过本发明极化分离器的作用，得到如图所示的远场方向图。可以看到，平面波进行了极化分离，得到了两个峰值。
[0026]如图7所示，实验结果与仿真结果有了很好的吻合。本发明得到了验证，具有很好的应用性。[0027]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出:对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种反射式极化分离器，其特征在于:包括介质基板(I)，在介质基板(I)的上表面布置有金属贴片单元结构(3)，在介质基板(I)的下表面设置有金属背板(2)，所述金属贴片单元结构(3)为两个工字型相互垂直布置形成的一体结构，两个工字型中间的长臂垂直相交。
2.根据权利要求1所述的反射式极化分离器，其特征在于:所述金属贴片单元结构(3)，两个工字型在各自长臂的中点处垂直相交。
3.根据权利要求1所述的反射式极化分离器，其特征在于:所述金属贴片单元结构(3)，两个工字型具有结构参数可调性，可以同时独立对两个工字型进行结构参数调节，在调节其中一个工字型的结构参数时，对与之垂直的另一个工字型的电磁场方向不产生影响。
4.根据权利要求1所述的反射式极化分离器，其特征在于:在介质基板(I)的上表面定义XOY坐标系，所有金属贴片单元结构(3)，工字型的长臂均平行/垂直于X轴/Y轴。
5.根据权利要求1所述的反射式极化分离器，其特征在于:该反射式极化分离器由平面波进行激励，对于任意极化的平面波，通过反射式极化分离器后被分解为平行于两个工字型长臂的方向，通过改变工字型的结构参数，实现将两个相互垂直的极化向不同方向进行偏折。
【文档编号】H01P1/161GK103985924SQ201410220465
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年5月22日 优先权日:2014年5月22日
【发明者】马慧锋, 王桂珍, 崔铁军, 孔故生 申请人:东南大学