一種電磁波極化轉(zhuǎn)換器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種電磁波極化轉(zhuǎn)換器，包括基板和極化轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，所述基板上設(shè)置有通孔，所述極化轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)由彎曲的銅導(dǎo)線構(gòu)成，所述銅導(dǎo)線包括第一段、第二段、第三段、第四段以及第五段，其中，所述第一段的一端貫穿所述通孔，所述第一段的另一端分別與所述第二段的一端以及所述第三段的一端相連，所述第二段與所述第三段相垂直，所述第二段的另一端與所述第四段相連，所述第三段的另一端與所述第五段相連，所述第一段、第四段以及第五段均與所述基板的上表面垂直，所述第二段和所述第三段與所述基板的上表面平行，所述基板的下表面為等效地平面。本發(fā)明提供的一種電磁波極化轉(zhuǎn)換器，能夠提高極化轉(zhuǎn)換的效率。
【專利說明】
一種電磁波極化轉(zhuǎn)換器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及電磁技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電磁波極化轉(zhuǎn)換器。
【背景技術(shù)】
[0002]極化狀態(tài)在通信、導(dǎo)航和雷達(dá)探測(cè)等方面具有重要的應(yīng)用，所以實(shí)現(xiàn)對(duì)電磁波極化狀態(tài)的控制是十分重要的。由于電波的特性，決定了水平極化傳播的信號(hào)在貼近地面時(shí)會(huì)在大地表面產(chǎn)生極化電流，極化電流因受大地阻抗影響產(chǎn)生熱能而使電場(chǎng)信號(hào)迅速衰減，而垂直極化方式則不易產(chǎn)生極化電流，從而避免了能量的大幅衰減，保證了信號(hào)的有效傳播。因此，在移動(dòng)通信系統(tǒng)中，一般均采用垂直極化的傳播方式。多數(shù)高功率微波源，如磁絕緣線振蕩器、相對(duì)論返波管、虛陰極振蕩器等，均輸出相關(guān)極化模式。有些模式不利于高功率微波的定向發(fā)射與空間傳輸，因此，在應(yīng)用中通常需要用電磁波極化轉(zhuǎn)換器將極化進(jìn)行轉(zhuǎn)換，再通過天線輻射出去。然而由于結(jié)構(gòu)限制，現(xiàn)有技術(shù)中的電磁波極化轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換效率都不高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種電磁波極化轉(zhuǎn)換器，能夠提高極化轉(zhuǎn)換的效率。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種電磁波極化轉(zhuǎn)換器，包括基板和極化轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，所述基板上設(shè)置有通孔，所述通孔與所述基板的預(yù)設(shè)頂點(diǎn)相鄰，所述極化轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)由彎曲的銅導(dǎo)線構(gòu)成，所述銅導(dǎo)線包括第一段、第二段、第三段、第四段以及第五段，其中，所述第一段的一端貫穿所述通孔，所述第一段的另一端分別與所述第二段的一端以及所述第三段的一端相連，所述第二段與所述第三段相垂直，所述第二段的另一端與所述第四段相連，所述第三段的另一端與所述第五段相連，所述第一段、第四段以及第五段均與所述基板的上表面垂直，所述第二段和所述第三段與所述基板的上表面平行，所述第一段的長(zhǎng)度大于所述第四段以及第五段的長(zhǎng)度，所述第二段的長(zhǎng)度等于所述第三段的長(zhǎng)度，所述基板的下表面為等效地平面，所述極化轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)與所述等效地平面構(gòu)成等效的LC振蕩回路。
[0005]進(jìn)一步地，所述第二段在所述基板上表面的投影與所述基板的第一邊相平行，所述第三段在所述基板上表面的投影與所述基板的第二邊相平行，所述第一邊與所述第二邊相垂直。
[0006]進(jìn)一步地，所述第一邊的長(zhǎng)度與所述第二邊的長(zhǎng)度相等。
[0007]進(jìn)一步地，所述第一邊和所述第二邊的長(zhǎng)度均為28毫米，所述基板的高為3毫米。
[0008]進(jìn)一步地，在所述第一段與所述通孔的內(nèi)壁之間還填充有絕緣材料。
[0009]由以上本發(fā)明提供的技術(shù)方案可見，本發(fā)明中的極化轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，能夠通過改變結(jié)構(gòu)尺寸大小使得接收諧振頻率可調(diào)。因此，本發(fā)明提供的電磁波極化轉(zhuǎn)換器具有很好的可調(diào)性;此外，所述極化轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)與等效地平面相連，從而實(shí)現(xiàn)回路導(dǎo)通，通過調(diào)節(jié)極化轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的尺寸可以改變所述轉(zhuǎn)換器的諧振點(diǎn)，使得所述轉(zhuǎn)換器能夠高效接收電磁能，實(shí)驗(yàn)測(cè)得所述轉(zhuǎn)換器接收電磁能的效率能高達(dá)100%;再者，本發(fā)明中的極化轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)能夠進(jìn)行周期性擴(kuò)展，使得結(jié)構(gòu)靈活多變，當(dāng)單元周期數(shù)增加時(shí)，電磁能量接收效率變大，易于實(shí)現(xiàn)應(yīng)用量產(chǎn)。
【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明中電磁波極化轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011]圖2為本發(fā)明中電磁波極化轉(zhuǎn)換器的等效四端口網(wǎng)絡(luò)示意圖；
[0012]圖3為本發(fā)明中電磁波極化轉(zhuǎn)換器的Sll示意圖；
[0013]圖4為本發(fā)明中電磁波極化轉(zhuǎn)換器的S21和S12示意圖；
[0014]圖5為本發(fā)明中電磁波極化轉(zhuǎn)換器的極化轉(zhuǎn)換效率示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本申請(qǐng)中的技術(shù)方案，下面將結(jié)合本申請(qǐng)實(shí)施方式中的附圖，對(duì)本申請(qǐng)實(shí)施方式中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施方式僅僅是本申請(qǐng)一部分實(shí)施方式，而不是全部的實(shí)施方式?；诒旧暾?qǐng)中的實(shí)施方式，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí)施方式，都應(yīng)當(dāng)屬于本申請(qǐng)保護(hù)的范圍。
[0016]圖1為本發(fā)明中電磁波極化轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)示意圖。請(qǐng)參閱圖1，所述電磁波極化轉(zhuǎn)換器，包括基板I和極化轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，所述基板I上設(shè)置有通孔(未示出)，所述通孔與所述基板I的預(yù)設(shè)頂點(diǎn)相鄰，所述極化轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)由彎曲的銅導(dǎo)線構(gòu)成，所述銅導(dǎo)線包括第一段21、第二段22、第三段23、第四段24以及第五段25，其中，所述第一段21的一端貫穿所述通孔，所述第一段21的另一端分別與所述第二段22的一端以及所述第三段23的一端相連，所述第二段22與所述第三段23相垂直，所述第二段22的另一端與所述第四段24相連，所述第三段23的另一端與所述第五段25相連，所述第一段21、第四段24以及第五段25均與所述基板I的上表面垂直，所述第二段22和所述第三段23與所述基板I的上表面平行，所述第一段21的長(zhǎng)度h大于所述第四段24以及第五段25的長(zhǎng)度d，所述第二段22的長(zhǎng)度等于所述第三段23的長(zhǎng)度，均為L(zhǎng)，所述基板I的下表面為等效地平面，所述極化轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)與所述等效地平面構(gòu)成等效的LC振蕩回路。
[0017]在本實(shí)施方式中，所述基板I采用銅材料基板，此材質(zhì)的基板特點(diǎn)是造價(jià)低，能夠?qū)⑷肷錁O化波轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的極化波。所述極化轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)由銅導(dǎo)線彎曲而成，并且兩個(gè)壁相互垂直。通過在基板上打通孔，可以將所述極化轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的第一段21插入通孔中。所述基板I的下表面可以等效為地平面，所述極化轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)和地平面可以等效為L(zhǎng)C振蕩回路。
[0018]本實(shí)施方式中的電磁波極化轉(zhuǎn)換器，其特點(diǎn)在于其中的極化轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單易加工，工作在2.45GHz且具有非常高的接收效率，通過改變極化轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的尺寸大小可以方便的調(diào)節(jié)諧振頻率，具有良好的可調(diào)性。極化轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)可以為一種基于線極化的周期結(jié)構(gòu)，能很好地諧振產(chǎn)生較強(qiáng)的表面電流，從而極化轉(zhuǎn)換效率較高，和地平面等效為L(zhǎng)C振蕩回路，從而可以實(shí)現(xiàn)回路導(dǎo)通。
[0019]在本申請(qǐng)一優(yōu)選實(shí)施方式中，所述第二段22在所述基板I上表面的投影與所述基板I的第一邊相平行，所述第三段23在所述基板I上表面的投影與所述基板I的第二邊相平行，所述第一邊與所述第二邊相垂直。這樣可以更加有效地對(duì)接收的電磁波進(jìn)行極化轉(zhuǎn)換。
[0020]在本申請(qǐng)一優(yōu)選實(shí)施方式中，所述第一邊的長(zhǎng)度與所述第二邊的長(zhǎng)度相等。
[0021]在本申請(qǐng)一優(yōu)選實(shí)施方式中，所述第一邊和所述第二邊的長(zhǎng)度均為28毫米，所述基板的尚為3暈米。
[0022]在本申請(qǐng)一優(yōu)選實(shí)施方式中，在所述第一段與所述通孔的內(nèi)壁之間還填充有絕緣材料3，所述絕緣材料3例如可以為四氟乙烯。
[0023]請(qǐng)參閱圖2，所述極化轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)可以等效為一個(gè)四端口網(wǎng)絡(luò)，四個(gè)端口對(duì)應(yīng)的阻抗分別為Zmax( I)，Zmax(2)，Zmin( I)，Zmin(2)。
[0024]請(qǐng)參閱圖3，本發(fā)明中的電磁波極化轉(zhuǎn)換器能夠很好的接收2.45GHz的極化電磁波，當(dāng)入射波的頻率為2.45GHz時(shí)，電磁波極化轉(zhuǎn)換器的SI I達(dá)到了 -35.92dB。其中，點(diǎn)狀的曲線可以表示SZmax(2)，Zmax(2)，而線狀的曲線可以表示SZmax(I) ,Zmax(I)。
[0025]請(qǐng)參閱圖4，以I表征垂直極化波，以2表征水平極化波，從SZmax(2)，Zmax( I)和SZmax (I )，Zmax (2)的曲線可以看出，垂直極化波能夠很好地轉(zhuǎn)換為水平極化波；同時(shí)，水平極化波也能夠很好地轉(zhuǎn)換為垂直極化波。其中，線狀的曲線可以表示SZmax(2)，Zmax(I)，而點(diǎn)狀的曲線可以表示SZmax(I)，Zmax(2)。
[0026]請(qǐng)參閱圖5，本發(fā)明在極化轉(zhuǎn)換效率上有很大的突破，使得極化轉(zhuǎn)換效率達(dá)到100%。從而能夠改善目前電磁波極化轉(zhuǎn)換器的電磁能量采集整體效率普遍較低現(xiàn)狀，使得極化轉(zhuǎn)換效率大幅地提高。
[0027]由以上本發(fā)明提供的技術(shù)方案可見，本發(fā)明中的極化轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，能夠通過改變結(jié)構(gòu)尺寸大小使得接收諧振頻率可調(diào)。因此，本發(fā)明提供的電磁波極化轉(zhuǎn)換器具有很好的可調(diào)性;此外，所述極化轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)與等效地平面相連，從而實(shí)現(xiàn)回路導(dǎo)通，通過調(diào)節(jié)極化轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的尺寸可以改變所述轉(zhuǎn)換器的諧振點(diǎn)，使得所述轉(zhuǎn)換器能夠高效接收電磁能，實(shí)驗(yàn)測(cè)得所述轉(zhuǎn)換器接收電磁能的效率能高達(dá)100%;再者，本發(fā)明中的極化轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)能夠進(jìn)行周期性擴(kuò)展，使得結(jié)構(gòu)靈活多變，當(dāng)單元周期數(shù)增加時(shí)，電磁能量接收效率變大，易于實(shí)現(xiàn)應(yīng)用量產(chǎn)。
[0028]上面對(duì)本申請(qǐng)的各種實(shí)施方式的描述以描述的目的提供給本領(lǐng)域技術(shù)人員。其不旨在是窮舉的、或者不旨在將本發(fā)明限制于單個(gè)公開的實(shí)施方式。如上所述，本申請(qǐng)的各種替代和變化對(duì)于上述技術(shù)所屬領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見的。因此，雖然已經(jīng)具體討論了一些另選的實(shí)施方式，但是其它實(shí)施方式將是顯而易見的，或者本領(lǐng)域技術(shù)人員相對(duì)容易得出。本申請(qǐng)旨在包括在此已經(jīng)討論過的本發(fā)明的所有替代、修改、和變化，以及落在上述申請(qǐng)的精神和范圍內(nèi)的其它實(shí)施方式。
[0029]本說明書中的各個(gè)實(shí)施方式均采用遞進(jìn)的方式描述，各個(gè)實(shí)施方式之間相同相似的部分互相參見即可，每個(gè)實(shí)施方式重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施方式的不同之處。
[0030]雖然通過實(shí)施方式描繪了本申請(qǐng)，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員知道，本申請(qǐng)有許多變形和變化而不脫離本申請(qǐng)的精神，希望所附的權(quán)利要求包括這些變形和變化而不脫離本申請(qǐng)的精神。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種電磁波極化轉(zhuǎn)換器，包括基板和極化轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述基板上設(shè)置有通孔，所述通孔與所述基板的預(yù)設(shè)頂點(diǎn)相鄰，所述極化轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)由彎曲的銅導(dǎo)線構(gòu)成，所述銅導(dǎo)線包括第一段、第二段、第三段、第四段以及第五段，其中，所述第一段的一端貫穿所述通孔，所述第一段的另一端分別與所述第二段的一端以及所述第三段的一端相連，所述第二段與所述第三段相垂直，所述第二段的另一端與所述第四段相連，所述第三段的另一端與所述第五段相連，所述第一段、第四段以及第五段均與所述基板的上表面垂直，所述第二段和所述第三段與所述基板的上表面平行，所述第一段的長(zhǎng)度大于所述第四段以及第五段的長(zhǎng)度，所述第二段的長(zhǎng)度等于所述第三段的長(zhǎng)度，所述基板的下表面為等效地平面，所述極化轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)與所述等效地平面構(gòu)成等效的LC振蕩回路。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述第二段在所述基板上表面的投影與所述基板的第一邊相平行，所述第三段在所述基板上表面的投影與所述基板的第二邊相平行，所述第一邊與所述第二邊相垂直。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述第一邊的長(zhǎng)度與所述第二邊的長(zhǎng)度相等。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述第一邊和所述第二邊的長(zhǎng)度均為28暈米，所述基板的尚為3暈米。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)換器，其特征在于，在所述第一段與所述通孔的內(nèi)壁之間還填充有絕緣材料。
【文檔編號(hào)】H01Q15/24GK105826693SQ201610346384
【公開日】2016年8月3日
【申請(qǐng)日】2016年5月23日
【發(fā)明人】王身云, 徐鵬
【申請(qǐng)人】南京信息工程大學(xué)