宽频带圆极化旋转器的制作方法

本实用新型涉及极化旋转器技术领域，特别是涉及宽频带圆极化旋转器。

背景技术：

极化旋转器用于控制极化方向，在通信等领域应用广泛，目前极化旋转器存在以下缺点：通常的极化旋转器多为多层结构设计，且层与层之间间隔四分之一波长，增加了旋转器的体积和加工组装难度；多数单层设计的极化旋转器反射较大，传输率较低；多数的极化旋转器轴比带宽较窄，无法实现宽带的极化转化特性。

技术实现要素：

针对上述技术问题，本实用新型提供了宽频带圆极化旋转器，自互补结构的金属弯折线级联集总器件电感设计实现圆极化旋转功能，利用本身的自互补结构使得透射波轴比带宽较宽，实现宽频段的线极化至圆极化的极化旋转，且传输系数高。

宽频带圆极化旋转器，由单元结构排列而成，所述单元结构包括介质基片，所述介质基片正、反两面的中部均设有第一上导电片和第一下导电片，所述正、反两面各自的两侧均分别设有第二上导电片和第三上导电片，且分别设有第二下导电片和第三下导电片；所述第二和第三上导电片可拼接成所述第一上导电片，且所述第一上导电片与所述第二、第三上导电片分别形成与所述第一上导电片形状相同的空白区域；所述第二和第三下导电片可拼接成所述第一下导电片，且所述第一下导电片与所述第二、第三下导电片分别形成与所述第一下导电片形状相同的空白区域；所述第一上导电片与所述第一下导电片之间串联一集总器件，所述第二上导电片与所述第二下导电片之间串联一集总器件。

进一步的：所述第一上导电片与所述第一下导电片外形相同且互相对称而设置，所述第二上导电片与所述第二下导电片外形相同且互相对称而设置，所述第三上导电片与所述第三下导电片外形相同且互相对称而设置。

进一步的：所述第二上导电片与所述第二下导电片的形状均为直角梯形且互相对称，所述第三上导电片与所述第三下导电片的形状均为直角梯形且互相对称。

进一步的：所述单元结构成周期性排列。

进一步的：所述单元结构按照4×4的方式成周期性排列。

进一步的：所述单元结构为6mm*10mm*3mm规格的长方体。

进一步的：所述集总器件为电感。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：自互补结构的金属弯折线级联集总器件电感设计实现圆极化旋转功能，利用本身的自互补结构使得透射波轴比带宽较宽，实现宽频段的线极化至圆极化的极化旋转，且传输系数高。

附图说明

图1为本实用新型实施例所提供的宽频带圆极化旋转器中所述单元结构10的正视图。

图2为本实用新型实施例所提供的宽频带圆极化旋转器中所述单元结构10的后视图。

图3为本实用新型实施例所提供的宽频带圆极化旋转器中所述单元结构10的侧视图。

图4为本实用新型实施例所提供的宽频带圆极化旋转器的正视图。

图5为本实用新型实施例所提供的宽频带圆极化旋转器的侧视图。

图6是当45°极化波垂直照射在本实用新型实施例所提供的宽频带圆极化旋转器表面时，TE波分量和TM波分量的回波损耗仿真结果。

图7是当45°极化波垂直照射在本实用新型实施例所提供的宽频带圆极化旋转器表面时，TE波分量和TM波分量的传输率仿真结果。

图8是当45°极化波垂直照射在本实用新型实施例所提供的宽频带圆极化旋转器表面时，TE波分量和TM波分量的相位仿真结果。

图9是当45°极化波垂直照射在本实用新型实施例所提供的宽频带圆极化旋转器表面时，该极化旋转器透射波的轴比仿真结果。

图中编号：1、第一上导电片，2、第一下导电片，3、第二上导电片，4、第三上导电片，5、第二下导电片，6、第三下导电片，7、空白区域，8和9、电感L，10、单元结构，11、介质基片。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1～5所示，宽频带圆极化旋转器，由单元结构10排列而成，所述单元结构10成周期性排列，进一步的方案中，单元结构10为6mm*10mm*3mm规格的长方体，按照4×4的方式成周期性排列。单元结构10包括介质基片11，所述介质基片11正、反两面的中部均设有第一上导电片1和第一下导电片2，所述正、反两面各自的两侧均分别设有第二上导电片3和第三上导电片4，且分别设有第二下导电片5和第三下导电片6；所述第二和第三上导电片(3和4)可拼接成所述第一上导电片1，且所述第一上导电片1与所述第二、第三上导电片(3和4)分别形成与所述第一上导电片1形状相同的空白区域7；所述第二和第三下导电片(5和6)可拼接成所述第一下导电片2，且所述第一下导电片2与所述第二、第三下导电片(5和6)分别形成与所述第一下导电片2形状相同的空白区域7；所述第一上导电片1与所述第一下导电片2之间串联一电感L 8，所述第二上导电片3与所述第二下导电片5之间串联一电感L 9。

优选的实施例中，所述第一上导电片1与所述第一下导电片2外形相同且互相对称而设置，所述第二上导电片3与所述第二下导电片5外形相同且互相对称而设置，所述第三上导电片4与所述第三下导电片6外形相同且互相对称而设置。进一步的方案中，所述第二上导电片3与所述第二下导电片5的形状均为直角梯形且互相对称，所述第三上导电片4与所述第三下导电片6的形状均为直角梯形且互相对称。且四个直角梯形导电片(3、4、5和6)的直角分别与介质基片11的四个角短接，第一上导电片1和第二下导电片2分别与介质基片11的两边短接。

对本实用新型实施例实施过程做进一步描述：本实用新型实施例由其单元结构10在正切面内周期性排列而成，该单元结构的介质基片可采用FR4板材，其单元结构10外形是6mm*10mm*3mm的长方体,在FR4板材两表面分别覆有第一、第二和第三上导电片(1、3和4)，及第一、第二和第三下导电片(2、5和6)。第二和第三上导电片(3和4)合并后可构成完整的第一上导电片1；第二上导电片3与第一上导电片1之间、第三上导电片4与第一上导电片1之间分别形成的空白区域7的形状均与第一上导电片1的外形相同。第二和第三下导电片(5和6)合并后可构成完整的第一下导电片2；第二下导电片5与第一下导电片2之间、第三下导电片6与第一下导电片2之间分别形成的空白区域7的形状均与第一下导电片2的外形相同。从而单元结构10构成了自互补结构。

对于垂直于该结构正切面入射的45°线极化电磁波，可将其电场分解为垂直于由集总器件电感相连接的缝隙的分量即为TE波和平行于由集总器件电感相连接的缝隙的分量即为TM波。对于TE波分量，电场方向沿着电感平行于弯折线，使得该结构对TE极化分量的阻抗呈感性；对于TM波分量，电场方向指向导电片间的空白区域，使得该结构对TM极化分量的阻抗呈容性；因此对于垂直入射的45°线极化波入射，经过该极化旋转器透射后，透射波的TM分量被延迟，TE分量被提前，这样在两个透射分量形成相位差Δφ＝|φTM-φTE|，同时由于集总器件电感的作用，可实现对两极化分量相位差的调控。通过优化单元细胞的尺寸以及集总器件电感的大小，使得Δφ＝90°，且两正交分量幅度相等，则实现了从线极化转换成圆极化。另外由于自互补结构的存在，使得该结构的轴比带宽较宽。

图6是当45°极化波垂直照射在该极化旋转器表面时，TE波分量和TM波分量的回波损耗仿真结果。由图可见，在10～10.9GHz附近，极化旋转器对TE波和TM波的反射量都在-10dB以下，即实现等良好的阻抗匹配。图7是当45°极化波垂直照射在该极化旋转器表面时，TE波分量和TM波分量的传输率仿真结果。由图可见，在10～12.4附近，极化旋转器对TE波和TM波的传输率相互接近，且都高于0.7，即实现等幅高传输特性。图8是当45°极化波垂直照射在该极化旋转器表面时，TE波分量和TM波分量的相位仿真结果。由图可见，在10～12附近，极化旋转器对TE波和TM波的相位差接近90°，即实现Δφ＝|φTM-φTE|＝90°。由此可见该极化旋转器对于相互正交的极化场分量具有等幅、相位差90°的传输特性，即可实现线极化至圆极化的转换。图9是当45°极化波垂直照射在该极化旋转器表面时，该极化旋转器透射波的轴比仿真结果，由图可见，在10.2～12.4GHz内，该极化旋转器的轴比都小于3dB，即实现宽带的线极化至圆极化的转换。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。