本技術(shù)涉及無(wú)線通信，具體涉及一種基于三層超表面的可調(diào)相線轉(zhuǎn)圓極化轉(zhuǎn)換器。

背景技術(shù)：

1、隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，新一代無(wú)線通信技術(shù)興起，人們對(duì)于通信的要求越來(lái)越高，社會(huì)對(duì)于頻帶資源的需求也愈來(lái)愈高，因此，大帶寬成為了當(dāng)今通信相關(guān)技術(shù)的一個(gè)重要指標(biāo)。而衛(wèi)星通信存在著許多仍未利用的高頻帶資源，成為了當(dāng)今研究的一個(gè)重點(diǎn)方向；衛(wèi)星通信通常需要滿足高增益和圓極化的特性，所以，透射陣列天線作為一種高增益天線，成為了一個(gè)優(yōu)良的選項(xiàng)。另一方面，為了實(shí)現(xiàn)圓極化的電磁波，一般來(lái)說(shuō)，需要圓極化饋源，但是圓極化饋源通常結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高昂，因此，使用線極化饋源，通過(guò)超表面來(lái)實(shí)現(xiàn)圓極化特性成為了當(dāng)今一種研究方向。

2、例如中國(guó)專利cn209056606u公開(kāi)了一種s波段內(nèi)的超寬帶線-圓極化轉(zhuǎn)換器，包括由下往上依次層疊的底層金屬反射板、第一介質(zhì)層、置于兩介質(zhì)層之間的中間層金屬諧振單元、第二介質(zhì)層及頂層金屬諧振單元；所述頂層金屬諧振單元為十字形結(jié)構(gòu)，中間層金屬諧振單元呈橢圓形結(jié)構(gòu)，所述橢圓形結(jié)構(gòu)內(nèi)部具有開(kāi)槽。

3、但是，其技術(shù)存在以下問(wèn)題，該天線不具備良好的匹配特性，單個(gè)超表面層的匹配特性很差，在不依靠復(fù)雜的饋電網(wǎng)絡(luò)的情況下，僅僅通過(guò)超表面的極化轉(zhuǎn)換能力無(wú)法較好的實(shí)現(xiàn)線轉(zhuǎn)圓極化的功能。

4、基于此，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了一種基于三層超表面的可調(diào)相線轉(zhuǎn)圓極化轉(zhuǎn)換器以解決上述問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)所存在的上述缺點(diǎn)，本實(shí)用新型提供了一種基于三層超表面的可調(diào)相線轉(zhuǎn)圓極化轉(zhuǎn)換器。

2、為實(shí)現(xiàn)以上目的，本實(shí)用新型通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

3、一種基于三層超表面的可調(diào)相線轉(zhuǎn)圓極化轉(zhuǎn)換器，包括pcb介質(zhì)基板和金屬層；

4、所述pcb介質(zhì)基板自上而下包括頂層介質(zhì)層、中上介質(zhì)層、中間介質(zhì)層、中下層介質(zhì)層、下層介質(zhì)層和底層介質(zhì)層；

5、所述金屬層自上而下包括頂層金屬貼片層、次頂層金屬貼片層、中間金屬貼片層、上接地層、帶狀線層和下接地層。

6、更進(jìn)一步的，所述頂層金屬貼片層、頂層介質(zhì)層、次頂層金屬貼片層、中上介質(zhì)層、中間金屬貼片層、中間介質(zhì)層、上接地層、中下層介質(zhì)層、帶狀線層、下層介質(zhì)層、下接地層和底層介質(zhì)層的俯視圖均為正方形。

7、更進(jìn)一步的，所述頂層金屬貼片層、頂層介質(zhì)層、次頂層金屬貼片層、中上介質(zhì)層、中間金屬貼片層、中間介質(zhì)層、上接地層、中下層介質(zhì)層、帶狀線層、下層介質(zhì)層、下接地層和底層介質(zhì)層自上而下依次分布。

8、更進(jìn)一步的，所述頂層金屬貼片層、次頂層金屬貼片層、中間金屬貼片層相同，都為均勻分布的方切角型超表面層。

9、更進(jìn)一步的，所述上接地層和下接地層各自蝕刻有兩條關(guān)于轉(zhuǎn)換器中心對(duì)稱的縫隙。

10、更進(jìn)一步的，所述上接地層可視為下接地層旋轉(zhuǎn)90°，上接地層縫隙平行于y軸，下接地層縫隙則平行于x軸，上接地層、下接地層的尺寸相同。

11、更進(jìn)一步的，所述帶狀線層由兩條帶狀線組成，兩條帶狀線關(guān)于轉(zhuǎn)換器中心對(duì)稱。

12、更進(jìn)一步的，所述頂層金屬貼片層、次頂層金屬貼片層、中間金屬貼片層的貼片形狀包括但不限于方形與切角型，同樣包括葉子型、十字型、方切角型。

13、更進(jìn)一步的，所述上接地層、下接地層的縫隙端頭的形狀包括但不限于矩形，也包括扇形、三角形。

14、更進(jìn)一步的，所述帶狀線層可通過(guò)改變帶狀線的長(zhǎng)度實(shí)現(xiàn)相位補(bǔ)償，帶狀線的匹配端子的形狀包括但不局限于矩形，同樣包括扇形、三角形。

15、本實(shí)用新型具有以下技術(shù)效果：

16、1.本實(shí)用新型使用帶狀線作為真延遲線來(lái)進(jìn)行相位補(bǔ)償，僅需調(diào)整帶狀線長(zhǎng)度就可改變相位，調(diào)整方便，能在較寬的頻帶內(nèi)實(shí)現(xiàn)線性相位。

17、2.本實(shí)用新型具有極化扭轉(zhuǎn)功能，帶狀線兩端呈90°，可以將x極化方向電磁波轉(zhuǎn)為y極化方向的電磁波，使用線極化饋源，成本低廉，更具有實(shí)用意義。

18、3.本實(shí)用新型使用標(biāo)準(zhǔn)pcb工藝，生產(chǎn)方便，可以批量制作，符合商業(yè)需求，本實(shí)用使用三層超表面層，具有良好的匹配特性，本實(shí)用新型具有極化選擇功能，可以濾除其他方向的電磁波，只通過(guò)x極化方向的入射波。

技術(shù)特征：

1.一種基于三層超表面的可調(diào)相線轉(zhuǎn)圓極化轉(zhuǎn)換器，包括pcb介質(zhì)基板和金屬層，其特征在于：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于三層超表面的可調(diào)相線轉(zhuǎn)圓極化轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述頂層金屬貼片層(1)、頂層介質(zhì)層(2)、次頂層金屬貼片層(3)、中上介質(zhì)層(4)、中間金屬貼片層(5)、中間介質(zhì)層(6)、上接地層(7)、中下層介質(zhì)層(8)、帶狀線層(9)、下層介質(zhì)層(10)、下接地層(11)和底層介質(zhì)層(12)的俯視圖均為正方形。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于三層超表面的可調(diào)相線轉(zhuǎn)圓極化轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述頂層金屬貼片層(1)、頂層介質(zhì)層(2)、次頂層金屬貼片層(3)、中上介質(zhì)層(4)、中間金屬貼片層(5)、中間介質(zhì)層(6)、上接地層(7)、中下層介質(zhì)層(8)、帶狀線層(9)、下層介質(zhì)層(10)、下接地層(11)和底層介質(zhì)層(12)自上而下依次分布。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于三層超表面的可調(diào)相線轉(zhuǎn)圓極化轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述頂層金屬貼片層(1)、次頂層金屬貼片層(3)、中間金屬貼片層(5)相同，都為均勻分布的方切角型超表面層。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于三層超表面的可調(diào)相線轉(zhuǎn)圓極化轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述上接地層(7)和下接地層(11)各自蝕刻有兩條關(guān)于轉(zhuǎn)換器中心對(duì)稱的縫隙。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于三層超表面的可調(diào)相線轉(zhuǎn)圓極化轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述上接地層(7)可視為下接地層(11)旋轉(zhuǎn)90°，上接地層(7)縫隙平行于y軸，下接地層(11)縫隙則平行于x軸，上接地層(7)、下接地層(11)的尺寸相同。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于三層超表面的可調(diào)相線轉(zhuǎn)圓極化轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述帶狀線層(9)由兩條帶狀線組成，兩條帶狀線關(guān)于轉(zhuǎn)換器中心對(duì)稱。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于三層超表面的可調(diào)相線轉(zhuǎn)圓極化轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述頂層金屬貼片層(1)、次頂層金屬貼片層(3)、中間金屬貼片層(5)的貼片形狀包括但不限于方形與切角型，還包括葉子型、十字型、方切角型。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于三層超表面的可調(diào)相線轉(zhuǎn)圓極化轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述上接地層(7)、下接地層(11)的縫隙端頭的形狀包括但不限于矩形，也包括扇形、三角形。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的基于三層超表面的可調(diào)相線轉(zhuǎn)圓極化轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述帶狀線層(9)可通過(guò)改變帶狀線的長(zhǎng)度實(shí)現(xiàn)相位補(bǔ)償，帶狀線的匹配端子的形狀包括但不局限于矩形，同樣包括扇形、三角形。

技術(shù)總結(jié)
本技術(shù)公開(kāi)了一種基于三層超表面的可調(diào)相線轉(zhuǎn)圓極化轉(zhuǎn)換器，屬于無(wú)線通信技術(shù)領(lǐng)域，包括PCB介質(zhì)基板和金屬層。通過(guò)上述方式，本技術(shù)使用三層超表面層，具有良好的匹配特性，通過(guò)帶狀線作為真延遲線來(lái)進(jìn)行相位補(bǔ)償，僅需調(diào)整帶狀線長(zhǎng)度就可改變相位，調(diào)整方便，能在較寬的頻帶內(nèi)實(shí)現(xiàn)線性相位，本技術(shù)具有極化選擇功能，可以濾除其他方向的電磁波，只通過(guò)X極化方向的入射波，還具有極化扭轉(zhuǎn)功能，帶狀線兩端呈90°，可以將X極化方向電磁波轉(zhuǎn)為Y極化方向的電磁波，使用線極化饋源，成本低廉，更具有實(shí)用意義，無(wú)需設(shè)計(jì)復(fù)雜的饋電網(wǎng)絡(luò)，簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)，降低了設(shè)計(jì)難度。

技術(shù)研發(fā)人員：曹越,曹樸,郁梅,于瑋
受保護(hù)的技術(shù)使用者：南通大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：20240517
技術(shù)公布日：2024/12/23