[发明专利]基于人工磁导体的低剖面极化扭转反射板

说明书

本发明提出一种基于人工磁导体的低剖面极化扭转反射板。该结构基于蘑菇型人工磁导体，通过改变金属通孔的数量和位置，从而破坏该结构的阻抗对称性，激励起正交极化的电场，实现极化扭转的特性。适当地调节金属通孔的位置，可以实现较大的极化扭转带宽。此外，该结构还保留了人工磁导体的低剖面反射特性，巧妙地把极化扭转板和反射板合二为一，同时实现了宽带极化扭转和低剖面反射特性。该极化扭转反射板采用双面微波介质板，结构简单，加工容易，成本和重量都相对较小，因而可以大规模生产。

技术领域

本发明涉及一种极化扭转板，特别是一种基于人工磁导体的低剖面极化扭转反射板。

背景技术

在微波和光学系统中，极化扭转技术是一种非常重要的技术，用来改变电磁波的极化特性，可以应用在隐身技术及天线极化转换上。在天线方面，极化扭转板应用于卡塞格伦天线中，可以减小口面遮挡和馈源失配；应用于相控阵天线中，可以减小不希望有的镜面反射；应用于目标跟踪或探测类的毫米波雷达系统中，可以提高增益，实现快速的空间扫描。但是，传统的极化扭转板的工作带宽较窄，而且与反射板结合，形成的极化扭转反射板的厚度约为四分之一波长。近几年来，结合频率选择表面技术，人们提出了许多新型的极化扭转反射板，结构多为正方形贴片、C型贴片或金属条带等，可以获得较宽的带宽，但是厚度至少为0.15λ。

人工磁导体具有增大带宽、降低剖面等优点，可以有效地降低结构的高度，实现带宽更宽、剖面更低的极化扭转反射板。但是现有技术中尚无将人工磁导体运用到极化扭转反射板的相关报道。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种基于人工磁导体的低剖面极化扭转反射板，它能在较低的剖面下实现入射波的90度极化扭转。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于人工磁导体的低剖面极化扭转反射板，以蘑菇型人工磁导体结构为基础，通过改变金属通孔的位置与数量，破坏该结构的阻抗对称性，激励起正交极化的反射电场，从而实现极化扭转的反射特性。该极化扭转反射板包括若干个呈周期性排列的极化扭转单元，每个极化扭转单元均包括正方形金属贴片、介质基板、金属地板和两个金属通孔，正方形金属贴片印制在介质基板的上表面，介质基板下方设置金属地板，金属通孔均插入介质基板中，金属通孔的上下端分别与正方形金属贴片和金属地板相连接，两个金属通孔到正方形金属贴片中心的距离相等，该两个金属通孔的中心连线与正方形金属贴片的一条对角线相重合。

介质基板的介电常数ε_r为2.2～10.2，厚度H为0.01λ～0.1λ，其中λ为自由空间波长。

相邻两个极化扭转单元的正方形金属贴片的间距G为0.001λ～0.015λ，正方形金属贴片的边长W均为0.05λ～0.2λ，两个金属通孔的半径R相等，均为0.1mm～0.5mm，金属通孔偏离正方形金属贴片中心的距离dt为W/8～(W/2)-R。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：1)本发明提出的基于人工磁导体的低剖面极化扭转反射板，可以在两个工作频带上实现入射波的90°极化扭转。通过调节金属通孔的位置，可以灵活地改变这两个极化扭转的频带。2)本发明提出的基于人工磁导体的低剖面极化扭转反射板，当调节金属通孔的位置使得两个极化扭转频带相互靠近时，可以实现较大的极化扭转带宽，最大带宽可以达到29.1％。而且，该频带中心频点处入射波和反射波的相位差在90°附近，这说明反射波发生了90°相位延迟。将极化扭转和相位延迟的反射波与入射波相结合，可以形成右旋圆极化波。3)本发明提出的基于人工磁导体的低剖面极化扭转反射板，保留了人工磁导体的低剖面反射特性。该结构厚度仅为0.01λ～0.1λ(其中λ为自由空间波长)，远小于普通反射板的0.25λ厚度。4)本发明提出的基于人工磁导体的低剖面极化扭转反射板，对大角度入射波仍能实现极化扭转特性和90°相位延迟特性。5)本发明提出的基于人工磁导体的低剖面极化扭转反射板，采用双面微波介质板，结构简单，加工容易，成本和重量都相对较小，因而可以大规模生产。

下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。